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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO DISCIPLINA – SOLDAGEM E CONFORMAÇÃO ATIVIDADE PRÁTICA SOLDAGEM E CONFORMAÇÃO ALESSANDRO SILVA DO NASCIMENTO PROFESSOR PABLO DEVID VALLE VACARIA - RS 2022 i RESUMO Esta atividade prática tem como objetivo identificar e descrever os processos de conformação e soldagem aplicados na indústria. A soldagem é basicamente representada por um processo no qual duas peças de metal são unidas por meio do calor e da eletricidade. Na soldagem um material de preenchimento é utilizado para formar uma gota de metal fundido, esta gota se arrefece e gera uma forte união entre as peças. A soldagem de materiais dissimilares é largamente utilizada para que as uniões soldadas cumpram os requisitos de propriedades mecânicas em qualquer estrutura. Fatores como resistência ao escoamento, fadiga, corrosão ou desgaste determinam quais materiais base serão escolhidos e suas diferentes composições químicas afetam de forma única a zona fundida e também a zona termicamente afetada, podendo causar alguns tipos de defeitos durante a soldagem. A conformação mecânica é o nome genérico de processos nos quais se aplica força externa à matéria-prima, obrigando-a obter a forma desejada através da deformação plástica. Resumindo, são os processos que exploram a deformabilidade plástica dos materiais. Palavras-chave: Soldagem, uniões, conformação, plástica SUMÁRIO RSUMO ...................................................................................................................................... i 1 INTRODUCAO ................................................................................................................. i 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ........................................ Error! Bookmark not defined. 1.2 OBJETIVOS ................................................................................................................... 2 1.2.1 Objetivo geral ......................................................................................................... 2 1.2.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 2 2 METODOLOGIA ............................................................................................................. 2 2.1 TAMANHO DO TRABALHO ................................................................................................. 3 2.2 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO ...... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 2.3 EQUAÇÕES ....................................................................................................................... 6 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES .................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 4 CONCLUSÕES ................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 5 AGRADECIMENTOS .................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. ANEXO A ................................................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 1 1 INTRODUCAO A soldagem é um processo muito utilizado em operações industriais na fabricação e reparação de peças, equipamentos e estruturas. Este processo permite a união de metais através do derretimento das peças e formação de junta. As áreas profissionais que relacionam com a atividade de soldagem incluem-se a mecânica, montagem de maquinário, funilaria, caldeiraria, fabricantes e montadoras de equipamento elétrico e eletrônico que frequentemente montam partes de seus produtos usando solda, dentre outras. A conformação sendo um processo mecânico de transformação de lingotes em produtos Semielaborados são destinados à fabricação de produtos finais para consumidores. Neste trabalho serão apresentados alguns processos de soldagem e conformação e suas principais aplicações. 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Este ponto aborda as principais características dos processos de conformação e soldagem de metais. O processo de conformação dos corpos metálicos é modificação da forma desse corpo, podendo ser dividido em processos mecânicos, provocadas pela aplicação de tensões externas a altas temperaturas ou não, sem a liquefação do metal; e processos metalúrgicos, nos quais as modificações de forma podem estar relacionadas também às tensões externas, e às vezes em altas temperaturas, e com liquefação do metal (fundição) ou com a difusão de partículas metálicas (como no processo de sinterização). (FILHO, 2011, p.16). Nos processos de conformação por compressão direta, predomina a solicitação externa por compressão sobre a peça de trabalho. Nesse grupo podem ser classificados os processos de forja mento (livre e em matriz) e laminação (plana e de perfis).(FILHO,2011,p.17). Nos processos de conformação por compressão indireta, as forças externas aplicadas sobre a peça podem ser tanto de tração como de compressão. Porém as que efetivamente provocam a conformação plástica do meta l são de compressão indireta, forças desenvolvidas pela reação da matriz sobre a peça, os principais processos que se enquadram nesse grupo são a trefilação e a extrusão, de tubos e fios, e a estampagem profunda (embutimento) de chapas (parcial). No processo de trefilação a solicitação externa é de tração e nos processos de extrusão e embutimento de chapas, de compressão. Nesse último processo, porém, somente parte da peça (acabada) e submetida a esse tipo de esforço . (FILHO, 2011, p.17). 1.2 OBJETIVOS Desenvolver no aluno a capacidade de observação e raciocínio lógico com a resolução de problemas matemáticos incluindo introdução aos processos de conformação mecânica, conceitos básicos de tensão de escoamento, temperatura, taxa de deformação, atrito e lubrificação na conformação mecânica. 1.2.1 Objetivo geral Desenvolver no aluno a capacidade de projetar, programar e supervisionar plantas de produção e transformação de produtos metálicos que utilizam processos de soldagem e conformação. 1.2.2 Objetivos específicos Desenvolver no aluno a capacidade de identificar e especificar as principais técnicas de soldagem e conformação de metais. Esta é uma revisão da literatura interativa, cujo o objetivo é investigar artigos científicos, livros e sites que visem reunir, avaliar referente ao estudo sobre o tem a proposto. Para a preparação deste estudo, foram seguidos os seguintes passos: identificação dos diferentes processos de conformação mecânica e o processo de soldagem e objetivo do estudo, seleção da amostra (critérios de inclusão e exclusão), categorização (definição das informações a serem extraídas dos estudos), interpretação dos resultados e conclusão da revisão . Segundo Gil (1994), a coleta de dados é realizada através de vários procedimentos, como observação, análise de documentos, entrevista e história de vida. CONFORMAÇÃO MECÂNICA 2 PROCESSO DE TREFILAÇÃO: A trefilação é um processo dei conformação plástica que se realiza pela operação de se conduzir um fio ( ou barra, ou tubo) através de uma ferramenta denominada fieira, de formato externo cilíndrico e c que contém um furo em seu centro, por onde passa a matéria prima( PALMEIRA 2005 p.1). A aplicação mais comum do processo de trefilação são tubos, barras e arames. Os equipamentos neste processo podem ser de bancadas para a produção de componentes não bobináveis como barras e tubos e trefilação de tambor para a produção de componentes bobináveis, como fios e arames. 3 PROCESSO DE ESTAMPAGEM Estampagemé a capacidade que a chapa metálica tem em adquirir a forma de uma matriz, pelo processo de estampagem sem romper ou apresentar qualquer tipo de defeito de superfície ou de forma (Moro e Auras 2006 p.27). O processo de estampagem é a transformação de material bruto em peças finalizadas. O processo ocorre a partir do corte e da deformação de chapas e, em operação de prensagem a frio. Esse tipo de prática é utilizado principalmente para a construção de paredes finas feitas de chapas ou de fita de diversos metais e ligas. Na operação ocorre alongamento e contração das dimensões de todos os elementos de volume. A chapa, originalmente plana, adquire uma nova forma geométrica. A estampagem de chapas metálicas finas pode ser classificada através do tipo de operação empregada em: estampagem profunda, corte em prensa, estiramento e dobramento. Tipos de operações em chapas metálicas (Filho e Silva,2011 p.65-68). Estampagem profunda ou embutimento: Uma chapa plana adquiri a forma de uma matriz(fêmea) imposta pela ação de um punção (macho). O processo é empregado na fabricação de peças de uso diário (paralamas, bandejas, etc.). 4 FORJAMENTO MATRIZ FECHADA É o processo pelo qual o material sofre conformação por compressão em direções determinadas pela força da ferramenta matriz (matriz).(Filho e Silva 2011 p.84).conforme os autores, o processo de forjamento em matriz fechada pode ser classificado em forjamento a partir da barra, forjamento a partir de tarugos e forjamento de elementos estampados. Figura. Para Filho e Silva (2011), os tipos de forjamento matriz fechada podem ser por: • Recalque, no qual a redução da altura inicial é sem grande expansão lateral e sem grande deslizamento relativo entre peça e ferramenta. • Expansão/alargamento escoamento lateral o material com grande trecho de deslocamento entra a peça e ferramenta. • Expansão com extrusão, preenchimento de cavidades ocas da ferramenta pela ampliação local da altura inicial com deslocamento relativamente longo escoamento lateral do material após o preenchimento do canal da rebarba. 5 PROCESSO DE LAMINAÇÃO: A laminação é um processo de conformação que essencialmente consiste na passagem de um corpo sólido (peça) entre dois cilindros (ferramentas) que giram na mesma velocidade periférica, mas em sentidos contrários (Filho e Silva,2011 p.84). Conforme os autores a peça inicial sofre uma deformação plástica na passagem entre os cilindros reduzindo sua secção transversal e aumentando seu comprimento e largura. Os laminadores (máquinas de laminação) são classificados com o número e arranjo de cilindros, e os principais tipos de laminadores duo, trio e quádruo.( Filho e Silva 2011). PRINCIPAIS TIPOS DE LAMINADORES (Filho e Silva, 2011) Laminador Duo Duo de retorno por cima ou pelo lado: Possui dois cilindros girando somente em uma direção, fazendo a peça laminada retornar por cima ou pelo lado. Duo reversível Pode ter movimento de rotação dos cilindros nos dois sentidos, permitindo a passagem da peça pelos cilindros na direção de ida volta. É possível trabalhar peças pesadas e longas ( blocos, tarugos, placas, chapas grossas, vergalhões chapas e perfis). Laminador Trio: Dois de seus cilindros (superior e inferior) são maiores que o cilindro intermediário, são acionados por motores. O cilindro intermediário se movimenta pela ação de atrito e a movimentação da peça se dá com ajuda de uma mesa de levantar ou uma mesa inclinada. Laminador Quádruo: Composto por quatro cilindros, disposto um sobre o outro, denominados dois cilindros de trabalho e dois cilindros de apoio. Estes laminadores são empregados na laminação e relaminação em chapas que necessitam espessura uniforme em toda seção transversa. De acordo com (Filho e Silva,2011 p.24) os cilindros de laminação sãos as principais partes de um laminador dispondo de três partes básicas como: a) Corpo – onde ocorre o processo de laminação da peça; b) Pescoço – onde o peso do cilindro e a carga de laminação devem ser suportados ; c) Trevo – Onde ocorre o acoplamento com o eixo motor através de uma maga de engate. 6 PROCESSO DE SOLDAGEM TIG: Soldagem TIG é o processo que utiliza eletrodo sólido e tungstênio não consumível. O eletrodo, o arco e a área em volta da poça de fusão da solda são protegidos por uma atmosfera de gás inerte. Se um metal de enchimento é necessário, ele é adicionado no limite da possa de fusão. A soldagem TIG possui uma solda limpa e de alta qualidade. Como não é gerada escória, a chance de inclusão da mesma no metal de solda é eliminada e não necessita de limpeza no final do processo. A soldagem TIG pode ser usada para quase todos os metais e o processo pode ser manual ou automático. A soldagem TIG é largamente utilizada para solda de alumínio e com ligas de aço inoxidável onde a integridade da solda é de extrema importância. É também utilizada para juntas de alta qualidade em industrias nucleares, químicas, aeronáuticas, e de alimentos. Aplicações: • Soldagens de tubos e chapas de espessuras finas; • Passe de raiz em tubos de vários diâmetros de espessura; • Reparo e manutenção em geral; • Soldagem de alumínio magnésio e suas ligas; • Soldagem de materiais dissimilares; • Soldagem de uma ampla gama de metais como aços carbono e baixa ligas, aços inoxidáveis, ligas de alumínio, ligas de níquel, ligas de cobre, e ligas de magnésio. 7 PROCESSO DE SOLDAGEM MIG: O Sistema de soldagem MIG (METAL INERT GÁS) utiliza um gás inerte como proteção o argônio puro ou outras misturas. O sistema MAG (METAL ACTVE GÀS) utiliza como gás de proteção o dióxido de carbono conhecido como CO2 ou outras misturas. Nesse processo o calor necessário para a soldagem é obtido através de um arco elétrico estabelecido entre o metal base e o arame sólido ou tubular, alimentado por uma fonte de correte contínua. O arame, o arco elétrico e a poça de fusão, são protegidos da contaminação atmosférica por uma proteção gasosa. Neste processo utiliza-se o mesmo equipamento para a soldagem de vários metais e diferentes arames de deposição. As características dos processos de MIG/MAG, são definidas pelos tipos de transferências ,metálicas que por sua vez são determinadas por diversos fatores: amperagem, voltagem, diâmetro do arame e comprimento do arco, gás de proteção e pelos equipamentos utilizados. A atual geração desses equipamentos é programável, intercalando controle no arco elétrico com a possibilidade de pulsação e programas sinergéticos pré-selecionados. O modo de transferência do metal é influenciado pelos seguintes fatores: Corrente de soldagem Diâmetro do arame Comprimento do Arco (tensão) Característica da fonte Gás de proteção Modos de transferência GMAW: Custo circuito (short) Globular Spray Pulsada ( pulse Arc) Transferências por curto circuito: Devido ao baixo aporte de calor a transferência por curto circuito é indicada par a união de chapas finas e soldagem fora da posição plana, neste caso a transferência do metal ocorre quando o arame entra em contato com a poça de fusão, provocando um aumento imediato da corrente, consequentemente o destacamento da gota. Este tipo de transferência ocorre abaixo de 200 amperes e depende do gás de proteção utilizado e da tecnologia da fonte. Transferência Globular: o diâmetro das gostas aumentam sendo igual ou maior que o diâmetro do arame. Esse tipo de transferência ocorre na zona de transição quando os níveis da amperagem e voltagem encontram-se entre os pontos de curto circuito e spray, ocasionandoum alto nível de instabilidade não utilizado na maioria das aplicações. A fase globular aparece nas faixas de corrente entre 200 e 250 Amperes. Transferência por spray; corre em níveis elevados de amperagem sendo utilizada normalmente na posição plana e horizontal para espessuras superiores a 5mm, nesse caso a transferência do metal é feita na forma de micro gotas metálicas. Com os equipamentos pulsados e inversores sinérgicos, consegue-se anular ou diminuir os respingos e atingir a fase de spray com níveis baixos de correntes, proporcionando uma transferência estabilizada na soldagem do alumínio e ligas especiais. 8 PROCESSO DE SOLDA OXIACETILÊNICA: Soldagem oxicombustível (também conhecida como solda oxiacetilênica ou solda a gás) é um processo de fusão de materiais metálicos que ocorre por meio de uma chama proveniente da queima de uma mistura de gases. A AWS (American Welding Society) define o processo oxicombustível como grupo de processos onde o coalescimento é devido ao aquecimento produzido por uma chama usando ou não metal de adição com ou sem aplicação de pressão. 9 CONCLUSÃO Com certeza podemos afirmar que a soldagem e conformação sem dúvida podem ser consideradas essenciais no desenvolvimento do processo produtivo da maioria das indústrias. De um modo geral muitos processos produtivos utilizam-se de chapas metálicas e tubos para fabricação de peças que abrangem os setores automobilísticos, espacial, naval, agrícolas, construção civil, mineração e até produtos de consumo, tendo como exemplo as embalagens metálicas que podem ser produzidas por embutimento profundo e estiramento, tendo em vista a vantagem destas embalagens diminuir o uso do vidro. O Brasil é um consumidor de tecnologia e serviços de soldagem avançados sendo necessário que, profissionais e empresas busquem aperfeiçoamento nestes serviços para garantir a produtividade e redução de desperdícios. Para isso é importante conhecer as complicações que os materiais podem apresentar ao serem soldados, os fatores do material, do projeto e dos procedimentos. Artigos em periódicos: FERLIN, Edson Pedro; CARVALHO, N. F. Os Cursos de Engenharia na Modalidade EaD e Presencial: Proposta de Cursos na Área de Computação, Produção e Elétrica. In: COBENGE 2015 - XLIII Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia, São Bernardo do Campo - SP, 2015. Livros: AZEVEDO, Celicina Borges. Metodologia científica ao alcance de todos. 2ª Ed. Barueri- SP: Manole, 2009. p. 10-20. WAZLAWICK, R,S. Metodologia da pesquisa para Ciência da computação. Ed Elsevier, Rio de Janeiro, 2009. 40 p. Capítulos de livros: MAGALHÃES, L. B. N. Anti-hipertensivos. In: SILVA, P. Farmacologia. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1998. p. 647-657. Tese/Dissertação/Monografia: SOUZA, A. C. S. Risco biológico e biossegurança no cotidiano de enfermeiros e auxiliares de enfermagem. Tese (Doutorado) Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto. Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2001. 183p. Internet LEFFA, V. J. Normas da ABNT Citações e Referências Bibliográficas. Disponível em: <http://www.leffa.pro.br/textos/abnt.htm> Acesso em: 05 fev. 2016. Periódicos disponíveis por meio eletrônico SOUZA, H.; RODRIGUES, C. A alma da fome é política. Jornal do Brasil [on line], São Paulo, 12 set. 1993. Disponível: http://www.geocities.com/athens/thebes/7046/fome.htm. Acesso em: 11 jul. 2001. rESUMO 1 INTRODUCAO 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 1.2 OBJETIVOS 1.2.1 Objetivo geral 1.2.2 Objetivos específicos conformação mecânica 2 Processo de Trefilação: 3 Processo de estampagem 4 FORJAMENTO MATRIZ FECHADA 5 processo de laminação: 6 Processo de soldagem tig: 7 Processo de soldagem mig: 8 Processo de solda oxiacetilênica:
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