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Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais - FIEMG APRENDIZAGEM INDUSTRIAL EM MANUTENÇÃO MECÂNICA Tecnologia de Usinagem Juiz de Fora 03/ 2017 2 Presidente da FIEMG Olavo Machado Júnior Diretor Regional do SENAI Claúdio Marcassa Gerente de Educação Profissional Edmar Fernando de Alcântara 3 Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais - FIEMG Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI Departamento Regional de Minas Gerais CFP/José Fagundes Netto Tecnologia de Usinagem Juiz de Fora 15/01/2017 4 Sumário Tratamento Térmico do aço 5 Nitretação 10 Instrumentos de traçagem 12 Calibrador traçador de altura 19 Esquadros 22 Aço-carbono 26 Morsas 33 Ferramentas de corte 36 Limas 48 Serra manual 55 Fluído de corte 61 Brocas 67 Broca de centrar 76 Escareador e rebaixador 80 Reafiação de brocas 83 Roscas 88 Machos 102 Cossinete 115 Alargadores 120 Desandadores 133 Velocidade de corte 138 Número de rotações e golpes por minuto 146 Avanço de corte nas máquinas-ferramenta 156 Alumínio 165 Furadeiras 172 Mandril e buchas cônicas 176 Morsa de máquina 179 Esmerilhadora 181 Máquinas de serrar e serras 185 Plainas 195 Anel graduado 202 Torno mecânico 207 Placa universal de três e de quatro castanhas 219 Placa de castanhas independentes 225 Placa arrastadora e arrastador 228 Placa lisa e acessórios 231 Pontas e contrapontas 234 Lunetas 236 Ferramentas de corte para torno 238 Recartilha 247 Torneamento cônico 252 Cones normalizados 258 Fresadoras 261 Fresas 268 Eixos porta-fresa 275 Retificadora 283 Rebolo 294 5 Tratamento Térmico do aço De modo geral. O tratamento térmico consiste em aquecer e resfriar uma peça de metal para que ela atinja as propriedades mecânicas desejadas como dureza, elasticidade, ductibilidade, resistência à tração, que são as chamadas propriedades mecânicas do metal. A peça adquire essas propriedades sem que se modifique o estado físico do metal. Uma mola espiral, por exemplo, precisa ser submetida a tratamento térmico para ser usada no sistema de suspensão de um veículo. Ao ser comprimida, a mola acumula energia e, ao ser solta, ela se estende de forma violenta. Portanto, a mola deve ter dureza, elasticidade e resistência para suportar esse movimentos sem se romper. Isso é conseguido por meio do tratamento térmico. Para o tratamento térmico de uma peça de aço, procede-se da seguinte forma: coloca-se a peça no forno com temperatura adequada ao tipo de material; deixa-se a peça no forno durante o tempo estabelecido; desliga-se o forno e retira-se a peça, com auxílio de uma tenaz; coloca-se a peça numa bancada; deixa-se a peça resfriar em temperatura ambiente. 6 O tratamento térmico provoca mudanças nas propriedades mecânicas do aço. Essas mudanças dependem de três fatores: temperatura de aquecimento; velocidade de resfriamento; composição química do material. Portanto, antes do tratamento térmico, é preciso conhecer as características do aço, principalmente sua estrutura cristalina. Alívio de tensões É necessário recozer material para aliviar suas tensões, surgidas na solidificação e nos trabalhos de deformação a frio, soldagem ou usinagem. No recozimento, a peça é aquecida lentamente no forno até uma temperatura abaixo de zona crítica, por volta de 570ºC a 670ºC, no caso de aços-carbono. Sendo um tratamento subcrítico, a ferrita e a perlita não chegam a se transformar em austenita. Portanto, aliviam-se as tensões sem alterar a estrutura do material. Após um período que varia de uma a três horas, a partir do início do processo, o forno é desligado e a peça é resfriada no próprio forno. Esse processo é conhecido como recozimento subcrítico. Normalização No processo de normalização, a peça é levada ao forno como temperatura acima da zona crítica, na faixa de 750ºC a 950ºC.O material se transforma em austenita. Depois de uma a três horas, o forno é desligado. A peça é retirada e colocada numa bancada, para se resfriar. 7 A estrutura final do aço passas a apresentar grão fino, distribuídos de forma homogênea. TIPOS DE TRATAMENTO TÉRMICO Há duas classe importante de tratamentos térmicos: 1ª - Os que modificam as características mecânicas e s propriedades do aço por simples aquecimento e resfriamento, estendendo-se a toda a massa do mesmo. São: têmpera, revenimento e recozimento. 2º - Os que modificam as características mecânicas e as propriedades do aço por processo termoquímicos, isto é, aquecimento e resfriamento com reações químicas. Tais processos apenas modificam a estrutura e as características mecânicas de uma camada superficial do aço. São: cementação e nitretação. Têmpera Houve um grande avanço tecnológico quando o homem descobriu como conferir dureza ao aço. Os dentes da engrenagem, o engate do trem, o amortecedor do carro, as brocas devem ser fabricados com aço endurecido, para suportarem os esforços a que são submetidos. A têmpera é um processo de tratamento térmico do aço destinado à obtenção de dureza. Uma têmpera feita corretamente possibilita vida longa à ferramenta, que não se desgasta nem se deforma rapidamente. O processo consiste em aquecer o aço num forno com temperatura acima da zona crítica. Para o aço-carbono, a temperatura varia de 750º a 900ºC. A peça permanece nessa temperatura o tempo necessário para se transformar em austenita. O que distingue essa forma de tratamento é o seu processo de resfriamento. A peça é retirada do forno e mergulhada apenas em água. A temperatura cai de 850ºC para 20ºC. Trata-se de um resfriamento brusco. 8 Quando a austenita é resfriada muito rapidamente, não há tempo para que se transformar em ferrita, cementita ou perlita. A austenita se transforma num novo constituinte do aço chamado martensita. Revenimento O tratamento de têmpera provoca mudanças profundas nas propriedades do aço, sendo que algumas delas, como a dureza, a resistência à tração, atingem valores elevados. Porém, outras propriedades, como a resistência ao choque e o alongamento, ficam com valores muito baixos, e o material adquire uma apreciável quantidade de tensões internas. Um aço nessa situação é inadequado ao trabalho. Para corrigir suas tensões, é preciso revenir o material. O revenimento tem a finalidade de corrigir a dureza excessiva da têmpera, aliviar ou remover as tensões internas. O revenimento é, portanto, um processo sempre posterior à têmpera. Logo após a têmpera, a peça é levada ao forno, em temperatura abaixo da zona critica, variando de 100ºC a 700ºC, dependendo da futura utilização do aço. Decorrido algum tempo(de uma a três horas), retira-se a peça do forno e deixa-se que ela resfrie por qualquer meio. Vamos fazer uma segunda experiência. Faça revenimento de dois aços já temperados, um a 150ºC de temperatura e o outro a 550ºC, ambos durante 2 horas no forno. Depois de retirar a peça do forno, vamos fazer o ensaio de dureza. O revenido da peça em baixa temperatura apresenta pequena diferença de dureza, comparada com o valor do temperado. Já o revenido na peça aquecida em alta temperatura apresenta grande queda de dureza. Isso demonstra que quanto mais alta a temperatura de revenimento maior será a queda da dureza de têmpera. Logo após a têmpera, a peça é levada ao forno, em temperatura abaixo da zona crítica, variando de 100ºC a 700ºC, dependendo da futura utilização do aço. Decorrido algum tempo(de uma a três horas), retira-se a peça do forno edeixa-se que ela resfrie por qualquer meio. Vamos fazer uma segunda experiência. Faça revenimento de dois aços já temperados, um a 150ºC de temperatura e o outro a 550ºC, ambos durante 2 horas no forno. Depois de retirar a peça do forno, vamos fazer o ensaio de dureza. O revenido da peça em baixa temperatura apresenta pequena diferença de dureza, comparada com o valor do temperado. Já o revenido na peça aquecida em alta temperatura apresenta grande queda de dureza. Isso demonstra que quanto mais alta a temperatura de revenimento maior será a queda da dureza de têmpera. 9 Tratamento termoquímico Muitas vezes, peças como coroas, pinhões, rolamentos, eixos de deslizamentos e rotativos, dente de engrenagem, ferramentas de corte e roscas sem-fim apresentam pouca resistência ao desgaste e vida útil curta porque não receberam um reforço de carbono durante a fabricação do aço. Esse tratamento tem como objetivo principal aumentar a dureza e a resistência do material ao desgaste de sua superfície e, ao mesmo tempo, manter o núcleo dúctil (macio) e tenaz. Cementação A cementação consiste em introduzir maiores quantidades de carbono em superfície de aço com baixos teores de carbono. Por isso, é indicada para aços-carbono ou aços-ligas cujo teor original de carbono seja inferior a 0,25%. A cementação aumenta esse teor até valores em torno de 1% assegurando uma superfície dura e um núcleo tenaz. Peças fabricadas em aço com porcentagem média ou alta de carbono, e que vão sofrer operações severas de dobramento, tendem a se trincar. Porém, se elas forem confeccionadas com aço de baixo carbono (SAE 1010) e, depois, forem conformadas e cementadas, teremos um bom resultado sem que as peça corram o risco de se trincar. A cementação pode ser sólida, gasosa, líquida. 10 Nitretação Certas peças que trabalham em atrito permanente correm o risco de se desgastar com facilidade. É o caso, por exemplo, do girabrequim, das camisas de cilindros, dos pinos, dos rotores, que precisam ter alta resistência ao desgaste sob temperatura relativamente elevada. A peça pode adquirir esse nível de resistência por meio da técnica chamada nitretação. A nitretação é indicada na obtenção de peças com superfície de maior dureza, para aumentar a resistência do desgaste, à fadiga, à corrosão e ao calor. Os aços que melhor se prestam a esse tratamento são os nitralloy steels, em geral, a nitretação é feita depois da têmpera e do revenimento. Assim, as peças nitretadas não precisam de qualquer outro tratamento térmico, o que contribui para um baixo índice de distorção ou empenamento. A nitretação pode ser feita a gás ou em banho de sal. Nitretação a gás A temperatura conveniente para o trabalho é de 500ºC a 530ºC, e sua duração varia de quarenta a noventa horas. Nessa temperatura, a amônia (NH3) é decomposta, e o nitrogênio, na camada superficial da peça, atinge uma profundidade de até 0,8mm. A camada da superfície metálica passa a ser constituir de nitretos de ferro, cromo, molibdênio, níquel, sendo que os nitretos têm elevada dureza. Decorrido o tempo de aquecimento no forno, as peças são retiradas e resfriadas ao ar. Nitretação em banho de sal A nitretação também pode ser realizada em meio líquido. Nesse caso, as peças são mergulhadas num banho de sais fundidos, que são as fontes de nitrogênio. O processo é mais rápido que o anterior. As peças permanecem no banho apenas de duas ou três horas numa temperatura que varia de 500ºC a 580ºC. Carbonitratação 11 Esse processo consiste em introduzir carbono e nitrogênio na superfície do aço. O processo pode ser realizado em fornos de banhos de sal ou de atmosfera controlada (a gás). A superfície da camada carbonitretada adquire dureza e resistência ao desgaste. A temperatura do processo varia de 705ºC a 900ºC, com uma duração de duas horas. Após esse tempo, as peças são resfriadas em água ou óleo. Obtém-se uma camada com espessura de 0,07 a 0,7 mm. A carbonitratação é usada, geralmente, em peças de pequeno porte, como componentes de máquina de escrever, carburadores, relógios, aparelhos eletrodomésticos. Teste sua aprendizagem. Faça os exercícios a seguir e confira suas respostas com as do gabarito. Recozimento pleno Quando uma peça sai do processo inicial de fabricação – fundição, prensagem, forjamento, laminação – terá de passar por outros processos mecânicos antes de ficar pronta. Um eixo, por exemplo, precisa ser usinado, desbastado num torno, perfurado. O aço deve estar macio para ser trabalhado. Por meio do recozimento pleno do aço é possível diminuir sua dureza, aumentar a ductibilidade, melhorar a usinabilidade e ajustar o tamanho do grão. Também são eliminadas as irregularidades resultantes de tratamento térmico ou mecânico, sofridas anteriormente. O tratamento consiste em aquecer o aço num forno, numa temperatura acima da zona crítica. Após certo tempo, o forno é desligado e a peça é resfriada no seu inferior. AÇOS-CARBONO ABNT (AISI) TEMPERATURA DE AUSTENTIZAÇÃO ºC CICLO DE RESFRIAMENTO* DE ATÉ FAIXA DE DUREZA (BRINELL) 1020 855º - 900º 855º 700º 111 - 149 1025 855º - 900º 855º 700º 111 - 149 1030 840º - 885º 840º 650º 126 - 197 1035 840º - 885º 840º 650º 137 - 207 1040 790º - 870º 790º 650º 137 - 207 1045 790º - 870º 790º 650º 156 - 217 1050 790º - 870º 790º 650º 156 - 217 1060 790º - 840º 790º 650º 156 - 217 1070 790º - 840º 790º 650º 167 - 229 1080 790º - 840º 790º 650º 167 - 229 1090 790º - 830º 790º 650º 167 - 229 1095 790º - 830º 790º 660º 167 - 229 * Resfriamento a 25ºC/h, no interior do forno. 12 Instrumentos de traçagem Antes que seja iniciada a usinagem de peças em bruto produzidas por forjamento ou fundição, ou de peças pré-usinadas, realiza-se uma operação que indica o local e a quantidade de material a ser retirado. Essa operação se chama traçagem. Instrumentos e materiais Para realizar a traçagem, é necessário ter alguns instrumentos e materiais. Os instrumentos são muitos e variados: desempeno, escala, graminho, riscador, régua de traçar, suta, compasso, esquadro e cruz de centrar, punção e martelo, blocos prismáticos, macacos de altura variável, cantoneiras, cubos de traçagem. Para cada etapa da traçagem, um desses instrumentos ou grupos de instrumentos é usado. Assim, para apoiar a peça, usa-se o desempeno. Para medir, usa-se a escala e o goniômetro ou calibrador traçador. Para traçar, usa- se o riscador, o compasso e o calibrador traçador. Dependendo do formato da peça, e da maneira como precisa ser apoiada, é necessário também usar calços, macacos, cantoneiras e/ou o cubo de traçagem. 13 Para auxiliar na traçagem, usa-se régua, esquadros com base, esquadro de centrar, suta, tampões, gabaritos. Para marcar, usam-se um punção e um martelo. Desempeno O desempeno é um bloco robusto, retangular ou quadrado, construído de fero fundido ou granito, sua face superior é rigorosamente plana. O plano de referência serve para traçado com calibrador traçador ou para a verificação de superfície planas. Vista inferior do desempeno portátil 14 Os desempenos são tecnicamente projetados e cuidadosamente construídos com ferro fundido de qualidade especial. As nervuras são projetadas e dispostas de tal forma que não permitem deformações, mantendo bem plana a face de controle. Os desempenos apresentam, em geral, as dimensões mostradas no quadro a seguir. Dimensões (mm) 400 x 250 1000 x 1000 400 x 400 1600 x 1000 630 x 400 2000 x 1000 630 x 630 3000 x 1000 1000 x 630 Os desempenos devem ser manuseadas com o máximo cuidado e mantidos bem nivelados com o auxílio dos pés niveladores. além disso, não devem sofrer golpes que possam danificar sua superfície. É aconselhávelalternar a superfície de uso do desempeno para que o desgaste seja regular em todo o seu plano. Ele deve ser mantido limpo, untado com óleo anti-corrosivo e protegido com um tampo de madeira. Régua, riscador, esquadro A régua de traçar é fabricada de aço-carbono, sem escala, com faces planas e paralelas. Tem uma das bordas biselada, ou seja, chanfrada. Ela serve de guia para o riscador, quando se traçam linhas retas. pé nivelador pé nivelador 15 O esquadro que serve de guia ao riscador quando são traçadas linhas perpendiculares a uma face referência, é chamado de esquadro com base. Ele é constituído de aço-carbono retificado e, às vezes, temperado. Riscador e compasso O riscador também é fabricado com aço-carbono e tem a ponta temperada. Pode também ter a ponta feita de metal dura afilada em formato cônico num ângulo de 15º. Geralmente o riscador tem o corpo recartilhado para facilitar a empunhadura ao riscar. Seu comprimento varia de 120 a 150 mm. O compasso é um instrumento construído em aço- carbono ou em aço especial, dotado de duas pernas que se abrem ou se fecham por meio de uma articulação. Ele é constituído por um pino de manejo, um sistema de articulação e um sistema de regulagem que permitem a fixação das pernas na abertura com a medida desejada. Ele é usado para traçar circunferências e arcos de circunferências. 16 Para melhor conservação, após o uso, todos esse instrumentos devem ser limpos, lubrificados e guardados em local apropriado livre de umidade e de contato com outras ferramentas. Martelo e punção O martelo é uma ferramenta manual que serve para produzir choques. Os martelo pode ser de dois tipos: de pena e de bola. Tanto o martelo de bola quanto o martelo de pena apresentam as partes mostradas na ilustração a seguir. A face de choque (pancada) é ligeiramente abaulada. A bola (semi-esférica) e a pena (arredondada na extremidade) são usadas para trabalhos de rebitagem e de forja. O olhal, orifício de seção oval, onde se introduz a espiga do cabo é geralmente estreitado na parte central. A cabeça e a bola (ou a pena) são tratadas termicamente, para terem a dureza aumentada e para resistirem aos choques. A madeira do cabo deve ser flexível, sem defeitos e de boa qualidade. Sua seção é oval para possibilitar maior firmeza na empunhadura. O comprimento vai de 30 a 35 cm. O engastamento no olha é garantido por uma cunha de aço cravada na extremidade do cabo. Essa cunha abre as fibras da madeira de modo que a ponta do cabo fique bem apertada contra a superfície do olhal. 17 O estreitamento do cabo aumenta a flexibilidade e ajuda o golpe pois age como amortecedor e diminui a fadiga do punho do operador. A figura a seguir mostra a posição correta de segurar o martelo. A energia é bem aproveitada quando a ferramenta é segurada pela extremidade do cabo. O punho de quem martela é que faz o trabalho no martelamento. A amplitude do movimento do martelo é de cerca de um quarto de círculo, ou seja, 90º. O punção é outro instrumento usado na traçagem. É um instrumento fabricado de aço- carbono, temperado, com um comprimento dentre 100 e 125mm, ponta cônica e corpo cilíndrico recartilhado ou octogonal (com oito lados). O corpo do punção recartilhado ou octogonal serve para auxiliar a empunhadura da ferramenta durante o uso, impedindo que ele escorregue da mão. Essa ferramenta é usada para marcar pontes referência no traçado e centros para furação de peças. A marcação é feita por meio de pancadas dadas com martelo na cabeça do punção. O punção é classificado de acordo com o ângulo da ponta. Existem punções de 30º, 60º, 90º, 120º. 18 Os punções de 30º e 60º são usados quando se deseja marcar os centros e os pontos de referência com mais intensidade. Os punções de 90º e 120º são usados para fazer marcações leves e guias para pontas de brocas. Tipos Usos Marca traços de referência. Marca centros que servem de guias para pontas de brocas. Para marcar, o punção deve ser apoiado sobre o ponto desejado e inclinado para a frente, a fim de facilitar a visão do operador. Em seguida, o punção é colocado na posição perpendicular à peça para receber o golpe do martelo. Esse golpe deve ser único e sua intensidade deve ser compatível com a marcação desejada e com a espessura do material puncionado. Soluções corantes Para que o traçado seja mais nítido, as superfícies das peças devem ser pintadas com soluções corantes. O tipo de solução depende da superfície do material e do controle do traçado. O quadro a seguir resume as informações sobre essas soluções. Substância Composição Superfície Traçado Verniz Goma-laca, álcool, anilha. Lisa ou polida. Rigoroso Solução de alvaiade Alvaiade, água ou álcool Em bruto Sem rigor Gesso diluído Gesso, água, cola comum de madeira, óleo de linhaça, secante. Em bruto Sem rigor Gesso seco Gesso comum (giz) Em bruto Pouco rigoroso Tinta Já preparada no comércio Lisa Rigoroso 19 Calibrador traçador de altura O calibrador traçador de altura é um instrumento muito usado em medições de altura, em traçagem, nivelamento de peças, verificação de paralelismo e ajuste de peças em montagens de conjuntos mecânicos. Esse instrumento é constituído basicamente por uma haste cilíndrica ou retangular sobre a qual desliza um suporte corrediço com um riscador e por uma base. Há vários tipos e modelos de calibradores traçadores. Os mais simples não possuem uma escala própria impressa no próprio corpo e são chamados de graminhos. Os calibradores traçadores apresentam escalas próprias, graduadas em milímetro ou em milímetro e polegada. Alguns apresentam relógios comparadores e os modelos mais avançados tecnologicamente são os eletrônicos. Os traçadores com escala no próprio corpo permitem determinar medidas com resolução de até centésimos de milímetro ou milésimos de polegada. O modelo ilustrado ao lado possui uma cremalheira na qual desliza um cursor juntamente como riscador. Esse modelo permite determinar medidas de baixo para cima e de cima para baixo. Para ser utilizado, esse traçador precisa ser regulado. Isto é feito colocando-se a ponta do riscador no plano de referência e fazendo o traço zero do nônio (ou vernier) coincidir com o traço zero da escala graduada. Após isso, o riscador e a escala são fixados e o instrumento estará regulado. 20 Em seguida, girando o parafuso de chamada, leva-se o cursor até a medida desejada e aperta-se o parafuso de fixação. O instrumento está pronto para ser usado. O outro modelo também possui um cursor dotado de nônio. O ajuste para a tomada de uma medida é feito soltando o parafuso de fixação do ajuste fino e o parafuso do cursor. Estando ambos os parafusos soltos, o cursor é levado próximo à medida desejada. A seguir, fixa-se o parafuso de fixação do ajuste fino e gira-se a porca de ajuste fino até obter a medida desejada. Quando a medida desejada é obtida, o cursor é fixado e o instrumento estará pronto para ser usado. Outros modelos de traçadores verticais são mostrados a seguir. Utilização e conservação Uma vez preparados, os traçadores verticais poderão ser utilizados para a traçagem ou verificação de medidas. Para a traçagem, as peças deverão estar com as superfícies a serem traçadas devidamente pintadas. 21 Quando as peças possuem formato geométrico que favorece seu apoio, elas poderão ser colocadas diretamente sobre o desempeno. Em caso contrário, será necessário o uso de acessórios para o apoio adequado da peça. Como todo instrumento de medição, os calibradores traçadores verticais devem ser protegidos contra choques e quedas. Após o uso, eles devem ser limpos e guardados em locais apropriados. 22 EsquadrosOs esquadros são instrumentos de verificação em forma de ângulo reto, construídos de aço carbono retificado às vezes, temperado, e com as superfícies de trabalho e fios lapidados. Esse tipo de instrumento, é composto por uma lâmina de aço em forma de “L”. É usado para traçar retas perpendiculares ou verificar ângulos de 90º. A base do esquadro pode ser montada na lâmina ou constituir um prolongamento dela. A norma brasileira NBR 9972 fixa as características e a nomenclatura dos esquadros de aço. Segundo essa norma, os tipos de esquadro são os seguintes: 1. esquadro plano (tipo A); 23 2. esquadro com placa de apoio (tipo B). É usado para traçar retas perpendiculares a um plano e também para verificar ângulos retos de peças que exigem pouca exatidão; 3. esquadro com base (tipo C). Tem a mesma aplicação do esquadro do tipo B; 4. esquadro com fio (tipo D). Devido ao pequeno contato proporcionado pelo raio lapidado de 0,2mm, o esquadro com fio é empregado na verificação de peças que exigem exatidão. A verificação com esse tipo de esquadro consiste em comparar a perpendicularidade obtida na peça, observando a passagem de luz entre o esquadro e a peça. Nessa situação, é 24 interessante que o comprimento da lâmina do esquadro seja maior que a superfície sob verificação. O ângulo de 90º dos esquadros deve, de tempos, ser comparado com o ângulo de 90º de um esquadro cilíndrico para ter sua exatidão verificada. Esquadro cilíndrico padrão O esquadro cilíndrico padrão é fabricado de aço carbono temperado e retificado. Esse instrumento é usado para a verificação de superfície em ângulo de 90º quando a face de referência é suficientemente ampla para oferecer um bom apoio. O esquadro cilíndrico padrão tem suas duas bases rigorosamente perpendiculares a qualquer geratriz da sua superfície cilíndrica. A verificação é realizada de forma indireta, por meio de escolha e introdução de pinos calibrados ou lâmina de folga entre a peça e a geratriz do cilindro determinando o valor do desvio linear proposto pela tolerância de perpendicularidade. 25 Uso e conservação Durante o uso, todos os instrumentos de traçagem, de verificação e de medição devem ser colocados sobre um pano macio assentado sobre a bancada. Após o uso, os esquadros devem ser limpos, lubrificados e guardados em locais apropriados. Essas medidas evitam que ocorram danos nos instrumentos e prolongam sua vida útil. 26 Aço-carbono Aço é a liga ferro-carbono que contém geralmente entre 0,008% até 2,11% de carbono, além de outros elementos que resultam dos processos de fabricação. O aço é obtido a partir do ferro-gusa líquido, produzido nos altos-fornos das usinas siderúrgicas, no setor denominado aciaria. Na aciaria, o gusa líquido passa por um processo de descarbonetação, ou seja, remoção, por oxidação, de parte do carbono existente no gusa. Além do carbono, outros elementos tais como o enxofre (S), o fósforo (P), o silício (Si) e o manganês (Mn), presente no gusa, são reduzidos a quantidades mínimas por oxidação. Esses elementos residuais têm influência no desempenho do aço e, por isso, devem ter suas quantidades controladas. Veja quadro a seguir. Elemento Influencias dos elementos nos aços-carbono Manganês (Mn) Em aços com pouco carbono, a presença do manganês em pequenas porcentagens, torna-os mais dúcteis e maleáveis. Em aços ricos em carbono, o manganês endurece-os e aumenta-lhes a resistência aos choques. Silício (Si) Contribui para o aumento da dureza e da tenacidade. O silício evita a porosidade e influi para que não apareçam falhas ou vazios na massa do aço. Fósforo (P) É prejudicial em teores elevados, pois torna o aço frágil e quebradiço. Sua presença deve ser reduzida ao mínimo possível, já que não se pode eliminá-lo por completo. Enxofre (S) É prejudicial ao aço tornando-o granuloso e áspero, devido aos gases que produz na massa metálica. O enxofre enfraquece a resistência do aço e deve ser reduzido ao mínimo. Apesar da presença desses elementos, os aços-carbono são especificados apenas em função do teor de carbono que apresentem. Assim, dependendo do teor de carbono, esses aços subdividem-se em três classes: aços com baixos teores de carbono: entre 0,008% e 0,3%; aços com médios teores de carbono: entre 0,3% e 0,7%; aços com altos teores de carbono: entre 0,7% e 2,11%. 27 A quantidade de carbono tem influencia decisiva nas propriedades dos aços. Ela influi na dureza, na resistência à fração e na maleabilidade dos aços. Quanto mais carbono um aço contiver , mais duro ele será. O aço é ainda o material mais usado na indústria mecânica e pode ser trabalhado pelos mais diversos processos de fabricação. Suas propriedades mecânicas permitem que ele seja soldado, curvado, forjado, dobrado, trefilado, laminado e trabalhado por meio de ferramentas de corte. Aço-liga Os aços-liga ou aços especiais são obtidos mediante a adição e dosagem de certos elementos ao aço-carbono quando esse está sendo produzido. Os principais elementos que adicionam-se aos aços são os seguintes: alumínio (Al), manganês (Mn), níquel (Ni), cromo (Cr), molibdênio (Mo), Vanádio (V), Silício (Si), cobre (Cu), cobalto (Co) e tungstênio (W). Com a adição desses elementos, de forma isolada ou combinada em porcentagens variáveis, fabrica-se uma enorme variedade de aços-liga, cada qual com suas características e aplicações. Por exemplo, os aços normalmente utilizados para fabricar ferramentas de corte são conhecidos pelo nome de aços rápidos. Esses aços apresentam, em sua composição, porcentagens variáveis de cromo, tungstênio, vanádio, cobalto, manganês e molibdênio. Por sua vez, os aços inoxidáveis apresentam de 12 a 17% de cromo em sua composição, além de porcentagens variáveis de silício, manganês e níquel. De um modo geral, ao introduzir elementos de liga nos aços visa-se aos seguintes objetivos: alterar as propriedades mecânicas; aumentar a usinabilidade; aumentar a temperabilidade; conferir dureza a quente; aumentar a capacidade de corte; conferir resistência ao desgaste; 28 conferir resistência à corrosão; conferir resistência à oxidação (ao calor); modificar as características elétricas e magnéticas. Na tabela, a seguir, são mostrados os efeitos dos elementos de liga mais comuns, que são incorporados nos aços especiais, considerando a influencia que eles exercem em algumas propriedades que os aços especiais devam apresentar. Elementos de liga Influencia na estrutura Influências nas propriedades Aplicações Produtos Níquel Refina o grão. Diminui a velocidade de transformação na estrutura do aço. Aumento da resistência à tração. Alta ductilidade. Aço para construção mecânica. Aço inoxidável. Aço resistente a altas temperaturas Peças para automóveis. Utensílios domésticos. Caixas para tratamento térmico. Manganês Estabiliza os carbonetos. Ajuda a criar microestrutura dura por meio de têmpera. Diminui a velocidade de resfriamento Aumento de resistência mecânica e temperabilidade da peça. Resistência ao choque. Aço para construção mecânica. Peças para automóveis e peças para uso geral em engenharia mecânica. Cromo Forma carbonetos. Acelera o crescimento dos grãos. Aumento da resistência à corrosão e à oxidação. Aumento da resistência a altas temperaturas. Aços para construção mecânica. Aços ferramenta. Aços inoxidáveis. Produtos para a industria química; talheres; válvulas e peças para fornos. Ferramentas de corte. Molibdênio Influência na estabilização do carboneto. Alta dureza ao rubro. Aumento de resistência à tração. Aumento de temperabilidade. Aços-ferramenta. Aço cromo-níquel. Substituto do tungstênio em aços rápidos. Ferramentas de corte. Vanádio Inibe ocrescimento dos grãos. Forma carbonetos. Maior resistência mecânica. Maior tenacidade e temperabilidade. Resistência à fadiga à abrasão. Aços cromo-vanádio. Ferramentas de corte. Tungstênio Forma carbonetos muito duros. Diminui a velocidade das transformações. Inibe o crescimento dos grãos. Aumento da dureza. Aumento da resistência a altas temperaturas. Aços rápidos. Aços-ferramenta. Ferramentas de corte. Cobalto Forma carbonetos (fracamente). Aumento da dureza. Resistência à tração. Resistência à corrosão e à erosão. Aços rápidos. Elemento de liga em aços magnéticos. Lâminas de turbina de motores a jato. Silício Auxilia na desoxidação. Auxilia na grafitização. Aumenta a fluidez. Aumento da resistência à oxidação em temperaturas elevadas. Melhora da temperabilidade e de resistência à tração. Aços com alto teor de carbono. Aços para fundição em areia. Peças fundidas. Identificação dos aços Os ferros fundidos, os aços-carbono e os aços-liga podem ser identificados por processos químicos (análises químicas) ou por meio da prova da centelha, que é um processo físico. A prova da centelha consiste em encostar, levemente, a amostra de ferro ou aço no rebolo de uma esmerilhadeira em funcionamento, de preferência no escuro. Isso permite ao 29 operador observar a cor, o aspecto e a luminosidade das centelhas, o que exige bastante habilidade e prática. Exemplos são dados a seguir. Aço-carbono com baixo teor em carbono –a cor das centelhas é amarelada e o feixe é moderado. Aço-carbono com médio teor em carbono – os feixes são curtos, mais brilhantes e abertos, formando estrelas. Aço-carbono com alto teor em carbono – os feixes são compridos e brilhantes, formando grande quantidade de estrelas. Ferro fundido cinzento – os feixes são curtos e pouco brilhantes e de cor vermelho-escuro. Aço inoxidável – os feixes são curtos, alaranjados e estrelados. Aço rápido – os feixes são curtos, de cor vermelho pardo e sem estrelas. Sistema de classificação dos aços Dada a grande variedade de tipos de aço, criaram-se sistemas para a sua classificação. A classificação mais generalizada é a que considera a composição química dos aços e, entre os sistemas de classificação conhecidos, destacam-se o do American iron and Steel Institute (AISI) (Instituto Americano de Ferro e Aço) e o Society of Automotive de Engineers (SAE) (Sociedade Automotiva de Engenheiros), além do sistema da Associação Brasileiras de Normas Técnicas (ABNT). Inicialmente veremos as classificações AISI e SAE. Essas associações seguem, aproximadamente, o mesmo método numérico de identificação e que, em linhas gerais, é o seguinte: são desligados quatro algarismos para designar os aços; 30 os dois primeiros algarismos indicam o tipo e o teor aproximado dos elementos da liga; os dois últimos algarismos especificam o teor de carbono; as letras XX correspondem aos algarismos indicativos dos teores de carbono; a letra C (na classificação AISI) indica que o aço foi produzido pelo processo Siemens-Martin; a letra E indica aço produzido em forno elétrico; a letra B designa aço ao boro; quando o primeiro algarismo é 1, os aços são simplesmente aços-carbono, desprezando-se seus teores mínimos de manganês, silício, fósforo e enxofre. Nesse caso, esses teores são considerados iguais a zero; quando o primeiro algarismo for: 2 trata-se de aço ao níquel 3 trata-se de aço ao níquel-cromo 4 trata-se de aço ao molibdênio 5 trata-se de aço ao cromo 6 trata-se de aço ao cromo-vanádio 7 trata-se de aço ao fungstênio 8 trata-se de aço ao níquel-cromo-molibdênio 9 trata-se de aço ao silício-manganês A tabela a seguir mostra classificação dos aços, segundo os sistemas SAE e AISI. Ela deve ser consultada quando necessário. Designação Tipo de aço SAE AISI 10 XX C 10 XX aços ao carbono comuns 11 XX C 11 XX aços de fácil usinagem com alto teor de enxofre 13 XX 13 XX aços ao manganês com 1,75% de Mn 23 XX 23 XX aços-níquel com 3,5% de Ni 25 XX 25 XX aços-níquel com 5% de Ni 31 XX 31 XX aços-níquel-cromo com 1,25% Ni e 0,65% de Cr 33 XX E 33 XX aços-níquel cromo com 3,5% de Ni e 1,57% de Cr 40 XX 40 XX aços-molibdênio com 0,25% de Mo 41 XX 41 XX aços-cromo-molidênio com 0,50% ou 0,95% de Cr e 0,12%; 0,20% ou 0,25% de Mo 43 XX 43 XX aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,82% de Ni; 0,50% ou 0,80% de Cr e 0,25% de Mo 46 XX 46 XX aços-níquel-molibdênio com 1,05% de Ni; 0,45% de Cr e 0,20% de Mo 48 XX 48 XX aços-níquel-molibdênio com 3,50% de Ni e 0,25% de Mo 50 XX 50 XX aços-cromo com 0,27%; 0,40% ou 0,50% de Cr 51 XX 51 XX aços-cromo com 0,80% a 1,05% de Cr 511 XX E 511 XX aços de médio cromo para rolamentos com 1,02% de Cr 521 XX E 521 XX aços de alto cromo para rolamentos com 1,45% de Cr 61 XX 61 XX aços-cromo-vanádio com 0,80% 86 XX 86 XX aços-níquel-cromo-molibdênio com 0,55% ou 0,65% de Cr e 0,20% de Mo 92 XX 92 XX aços-silício-manganês com 0,65%, 0,82%, 0,85%, ou 0,87% de Mn; 1,40% ou 2% de Si; 0%; 0,17%; 0,32% ou 0,65% de Cr 93 XX 93 XX Aços-níquel-molibdênio com 3,25% de Ni; 1,20% de Cr e 0,12% de Mo 98 XX 98 XX aços-níquel-cromo-molibdênio com 1% de Ni; 1,20% de Cr e 0,12% de Mo XX B XX XX B XX aços-boro com 0,0005% de B no mínimo 31 Aço 1010. É um aço ao carbono SAE pertencente à categoria 10 XX. 10 XX indica os teores de carbono indica a % de elementos de liga significa aço ao carbono portanto, um aço 1010 é um aço ao carbono com aproximadamente 0,10% de carbono. Observe que os elementos de liga foram desprezados, ou seja, foram considerados iguais a zero. Aço 2350. É um aço níquel SAE ou AISI pertencente à categoria 23 XX 23 XX indica os teores de carbono indica a 3% de níquel significa aço ao níquel Logo, um aço 2350 é um aço ao níquel com aproximadamente 3% de níquel e 0,50% de carbono. Aço 5130. É um aço ao cromo aproximadamente 1% de cromo e 0,30% de carbono. Veja, na tabela, que esse aço é do tipo 51 XX SAE ou AISI. Aço 9220. É um aço silício-manganês com aproximadamente 2% de silício e manganês e 0,2% de carbono. O sistema brasileiro da ABNT baseou-se nos sistemas SAE e AISI para elaborar seu sistemas de classificação. A seguir, são apresentadas duas tabelas da ABNT: uma para a classificação dos aços- liga e outra para a classificação dos aços-carbono. Em ambas estão a porcentagem aproximada dos elementos de liga. Classificação ABNT de aços-liga Designação C,% Mn, % Si, % Cr, % Ni, % Mo, % 1340 0,38 - 0,43 1,60 - 1,90 0,20 - 0,25 - - - 4130 0,28 - 0,33 0,40 0 0,60 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 - 0,15 - 0,25 4135 0,33 - 0,38 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 - 0,15 - 0,25 4140 0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 - 0,15 - 0,25 4320 0,17 -0,22 0,45 - 0,65 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 1,65 - 2,00 0,20 - 0,30 4340 0,38 - 0,43 0,60 - 0,80 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 1,65 - 2,00 0,20 - 0,30 5115 0,13 - 0,18 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 - - 5120 0,17 - 0,22 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 - - 5130 0,28 - 0,33 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 - - 5135 0,33 - 0,38 0,60 - 0,80 0,20 - 0,35 0,80 - 1,05 - - 5140 0,38 - 0,43 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 - - 516 0,55 - 0,65 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,70 - 0,90 - - E52100 0,95 - 1,00 0,25 - 0,45 0,20 - 0,35 1,30 - 1,60 - - 6150 0,48 - 0,53 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,80 - 1,10 - - 8615 0,13 - 1,18 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 8620 0,18 - 0,23 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 8630 0,28 - 0,33 0,70 - 0,90 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 8640 0,38 - 0,43 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 8645 0,43 - 0,48 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 8650 0,48 - 0,53 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 8660 0,55 -0,65 0,75 - 1,00 0,20 - 0,35 0,40 - 0,60 0,40 - 0,70 0,15 - 0,25 E9315 0,13 - 0,18 0,45 - 0,65 0,20 - 0,35 1,00 - 1,40 3,00 - 3,50 0,08 - 0,15 32 Aço-carbono conforme ABNT ABNT Limites de composição química, % na análise de panela SAE C Mn P máx. S máx. 1005 0,06 máx. 0,35 máx. 0,040 0,050 - 1006 0,08 máx. 0,25 - 0,40 0,040 0,050 1006 1008 0,10 máx. 0,30 - 0,50 0,040 0,050 1008 1010 0,08 - 0,13 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1010 1011 0,08 - 0,13 0,60 - 0,90 0,040 0,050 - 1012 0,10 - 0,15 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1012 1013 0,11 - 0,16 0,50 - 0,80 0,040 0,050 - 1015 0,13 - 0,18 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1015 1016 0,13 - 0,18 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1016 1017 0,15 - 0,60 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1017 1018 0,15 - 0,20 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1018 1019 0,15 - 0,20 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1019 1020 0,18 - 0,23 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1020 1021 0,18 - 0,23 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1021 1022 0,18 - 0,23 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1022 1023 0,20 - 0,25 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1023 1025 0,22 - 0,28 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1025 1026 0,22 - 0,28 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1026 1029 0,25 - 0,31 0,60 - 0,90 0,040 0,050 - 1030 0,28 - 0,34 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1030 1035 0,32 - 0,38 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1035 1037 0,32 - 0,38 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1037 1038 0,35 - 0,42 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1038 1039 0,37 - 0,44 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1039 1040 0,37 - 0,44 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1040 1042 0,40 - 0,47 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1042 1043 0,40 - 0,47 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1043 1044 0,43 - 0,50 0,30 - 0,60 0,040 0,050 - 1045 0,43 - 0,50 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1045 1046 0,43 - 0,50 0,70 - 1,00 0,040 0,050 1046 1049 0,46 - 0,53 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1049 1050 0,48 - 0,55 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1050 1053 0,48 - 0,55 0,70 - 1,00 0,040 0,050 - 1055 0,50 - 0,60 0,60 - 0,09 0,040 0,050 1055 1060 0,55 - 0,65 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1060 1064 0,60 - 0,70 0,50 - 0,80 0,040 0,050 1064 1065 0,60 - 0,70 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1065 1069 0,65 - 0,75 0,40 - 0,70 0,040 0,050 - 1070 0,65 - 0,75 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1070 1074 0,70 - 0,80 0,50 - 0,80 0,040 0,050 1070 1075 0,70 - 0,80 0,40 - 0,70 0,040 0,050 - 1078 0,72 - 0,85 0,30 - 0,60 0,040 0,050 1078 1080 0,75 - 0,88 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1080 1084 0,80 - 0,93 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1084 1085 0,80 - 0,93 0,70 - 1,00 0,040 0,050 - 1086 0,80 - 0,93 0,30 - 0,50 0,040 0,050 1086 1090 0,85 - 0,98 0,60 - 0,90 0,040 0,050 1090 1095 0,90 - 1,03 0,30 - 0,50 0,040 0,050 1095 Observação: Aplicável somente a produtos semi-acabados para forjamento, barras laminadas a quente, barras laminadas a quente acabadas a frio, fio-máquina. Para finalizar, podemos dizer que os aços-carbono e os aços-liga ocupam um lugar de destaque em termos de aplicações. Com eles constroem-se: edifícios, automóveis, caminhões, navios, submarinos, pontes, motores, engrenagens, máquinas operatrizes, utensílios domésticos e uma imensa variedade de objetos que a sociedade moderna utilizada no dia-a- dia. 33 Morsas A morsa de bancada é um disposto de fixação. É constituída de uma mandíbula fixa e outra móvel fabricada em aço ou ferro fundido. A mandíbula móvel desloca-se por meio de um parafuso com manípulo e de uma luva roscada, presa à base da mandíbula fixa. As mandíbulas servem para prender a peça que será trabalhada. Apresentam mordentes fixos de aço estriado e temperado que, além de protege-las, permitem a melhor fixação da peça. Em peças cujas faces não podem ser danificadas, é necessário recobrir os mordentes fixos com mordentes de proteção, feitos de material menos duro que o material da peça a proteger. Os mordentes de proteção ais usados são feitos de cobre, alumínio, latão, couro e madeira. Há dois tipos de morsa de bancada: morsa de bancada de base fixa; morsa de bancada de base giratória. 34 Morsa de bancada de base fixa A morsa de bancada de base fixa tem uma só base que é presa à bancada por meio de parafusos. Morsa de bancada de base giratória A morsa de bancada de base giratória tem um parafuso de fixação especial e duas bases: uma inferior e outra superior. A base inferior da morsa de bancada de base giratória é fixada à bancada. A base superior é presa à inferior por meio de dois parafusos de fixação que permitem girar a morsa e colocá-la na posição desejada. A morsa de base giratória é útil, pois evita o deslocamento constante do operador durante a imagem. Os tamanhos de morsa de bancada, encontramos no comércio, são indicados por um número. Esse número está relacionado com a largura das mandíbulas e é expresso em milímetro: N.º da morsa Largura da mandíbula e mm 1 80 2 90 3 105 4 115 5 130 6 160 35 Uso e conservação A morsa deve estar sempre presa à bancada e na altura do cotovelo do operador. Ao final do trabalho, a morsa deve ser limpa e suas partes são pintadas devem ser recobertas com uma fina camada de óleo para evitar oxidação. De tempos em tempos, o parafuso que movimenta a mandíbula móvel da morsa deve ser lubrificado com graxa, para permitir melhor deslocamento. 36 Ferramentas de corte As ferramentas de cote são empregadas para cortar materiais metálicos e não metálicos por desprendimento de cavaco. São constituídas de materiais com elevada dureza, o que lhes permite cortar materiais de dureza inferior. Existem dois fatores de influência nas ferramentas de corte: a dureza dos materiais de que são feitas e o ângulo da geometria de corte da ferramenta. Materiais das ferramentas Normalmente os materiais das ferramentas de corte são aço carbono, aço rápido, metal duro e cerâmica. Aço carbono O aço carbono utilizado para ferramentas de corte tem teores de carbono que variam entre 0,7e 1,5%; é utilizado em ferramentas para usinagem manual ou em máquinas- ferramenta como, por exemplo, limas, talhadeiras, raspadores e serras. As ferramentas de aço carbono são utilizadas para pequenas quantidades de peças e não se prestam a altas produções; são pouco resistentes a temperaturas de corte superiores a 250ºC, daí a desvantagem de usar baixas velocidades de corte. 37 Aço rápido As ferramentas de aço rápido possuem, além do carbono, vários elementos de liga, tais como tungstênio (W), cobalto (Co), cromo (Cr), vanádio (Va), molibdênio (Mo) e boro (B), que são responsáveis pelas propriedades de resistência ao desgaste e aumentam a resistência de corte a quente até 550º C, possibilitando maior velocidade de corte em relação às ferramentas de aço carbono. Outra vantagem das ferramentas de aço rápido é que são reafiáveis, além de que um grande número de arestas de corte pode ser produzido numa mesma ferramenta. As ferramentas de aço rápido são comercializadas em forma de bastões de perfis quadrados, redondos ou lâminas, conhecidos como bites. Metal duro Metal duro ou carbeto metálico, conhecido popularmente como carboneto metálico, compõe as ferramentas de corte mais utilizadas na usinagem dos materiais na mecânica. O metal duro difere totalmente dos materiais fundidos, como o aço; apresenta-se em forma de pó metálico de tungstênio (W), tântalo (Ta), cobalto (Co) e titânio (Ti), misturados e compactados na forma desejada, recebendo o nome de briquete. O último estágio de fabricação do metal duro é a sinterização, em que os briquetes se tornam uma peça acabada de metal duro em forma de pastilha, sob uma temperatura entre 1 300 e 1 600º C. Todo esse processo garante ao metal duro grande resistência ao desgaste, com as vantagens de alta resistência ao corte a quente, pois até uma temperatura de 800ºC a dureza mantém-se inalterada; possibilidade de velocidades de corte de 50 a 200m/min, até vinte vezes superior à velocidade do aço rápido. Devido à alta dureza, os carbetos possuem pouca tenacidade e necessitam de suportesrobustos para evitar vibrações. As pastilhas de metal duro podem ser fixadas por soldagem, sendo afiáveis, ou mecanicamente, por meio de suportes especiais que permitem intercâmbio entre elas e neste caso não são reafiáveis; são apresentadas em diversas formas e classes, adequadas a cada 38 operação; a escolha das pastilhas é feita por meio de consulta a tabelas específicas dos catálogos de fabricantes. Cerâmica As ferramentas de cerâmica são pastilhas sinterizadas, com uma quantidade aproximada de 98 a 100% de óxido de alumínio; possuem dureza superior à do metal duro e admitem velocidade de corte cinco a dez vezes maior. São utilizadas nas operações de acabamento de materiais tais como ferro fundido e ligas de aço; sua aresta de corte resiste ao desgaste sob temperatura de 1 200ºC. Ângulos da ferramenta de corte O fenômeno de corte é realizado pelo ataque da cunha da ferramenta; o rendimento desse ataque depende dos valores dos ângulos da cunha, pois é esta que rompe as forças de coesão do material da peça. Os ângulos e superfícies na geometria de corte das ferramentas são elementos fundamentais para o rendimento e a durabilidade delas. A denominação das superfícies da ferramenta, dos ângulos e das arestas é normalizada pela norma brasileira NBR 6163/90. 39 Para a compreensão dos ângulos das ferramentas, é necessário estabelecer um sistema de referência que facilita consultas mais rápidas a catálogos técnicos. Esse sistema de referência é constituído por três planos ortogonais, quer dizer, perpendiculares entre si, e que são: plano de referência – PR – é o plano que contém o eixo de rotação da peça e passa pelo ponto de referência sobre a aresta principal de corte; é um plano perpendicular à direção efetiva de corte. plano de corte – PC – é o plano que passa, pela aresta de corte e é perpendicular ao plano de referência. plano de medida – PM – é o plano perpendicular ao plano de corte e ao plano de referência; passa pelo ponto de referência sobre a aresta principal de corte. Os ângulos da ferramenta de corte são classificados em: de folga (alfa), de cunha (beta), de saída (gama), de ponta (epsilon), de posição (chi) e de inclinação de aresta cortante (lambda). 40 Ângulo de folga É o ângulo formado entre a superfície de folga e o plano de corte medido no plano de medida da cunha cortante; influência na diminuição do atrito entre a peça e a superfície principal de folga. Para tornear materiais duros, o ângulo deve ser pequeno; para materiais moles, deve ser maior. Geralmente, nas ferramentas de aço rápido está entre 6 a 12º e em ferramentas de metal duro, está entre 2 e 8º . Ângulo de cunha Formado pelas superfícies de folga e de saída; é medido no plano de medida da cunha cortante. Para tornear materiais moles. = 40 a 50º ; materiais tenazes, como aço = 55 a 75º ; materiais duros e frágeis, como ferro fundido e bronze, = 75 a 85º . 41 Ângulo de saída Formado pela superfície de saída da ferramenta e pelo plano de referência medido no plano de medida; é determinado em função do material, uma vez que tem influencia sobre a formação do cavaco e sobre a força de corte. Para tornear materiais moles, = 15 a 40º ; materiais tenazes, = 14º ; materiais duros, = 0 a 8º . Geralmente, nas ferramentas de aço rápido, está entre 8 e 18º ; nas ferramentas de metal duro, entre –2 e 8º . A soma dos ângulos , e , medidos no plano de medida, é igual a 90º. + + = 90º 42 Ângulo da ponta É formado pela projeção das arestas lateral e principal de corte sobre o plano de referência e medido no plano de referência. É determinado conforme o avanço. O campo de variação situa-se entre 55 e 120º e o valor usual é 90º. Ângulo de posição principal Formado pela projeção da aresta principal de corte sobre o plano de referência e pela direção do avanço medido no plano de referência. Direciona a saída do cavaco e influencia na força de corte. A função do ângulo é controlar o choque de entrada da ferramenta. O campo de variação deste ângulo está entre 30 e 90º ; o valor usual é 75º. 43 Ângulo s é o ângulo formado entre a projeção da aresta lateral de corte sobre o plano de referência e a direção de avanço medido no plano de referência; sua principal função é controlar o acabamento; no entanto, deve-se lembrar que o acabamento superficial também depende do raio da ferramenta. A soma dos ângulos , e s, medidos no plano de referência, é igual a 180º. + + s = 180º 44 Ângulo de inclinação da aresta cortante É o ângulo formado entre a aresta principal de corte e sua projeção sobre o plano de referência medido no plano de corte. Tem por finalidade controlar a direção do escoamento do cavaco e o consumo de potência, além de proteger a ponta da ferramenta e aumentar seu tempo de vida útil; o ângulo de inclinação pode variar de –10 a +10º ; em geral, = -5º. Ângulo negativo – é usado nos trabalhos de desbaste e em cortes interrompidos de peças quadradas, com rasgos ou com ressaltos, em materiais duros, quando a ponta da ferramenta for a parte mais baixa em relação à aresta de corte. Nesta situação, o cavaco se apresenta sob forma helicoidal a contínua. 45 Ângulo positivo – diz-se que é positivo quando a ponta da ferramenta em relação à aresta de corte for a parte mais alta; é usado na usinagem de materiais macios, de baixa dureza. Nesta situação, o cavaco se apresenta sob forma helicoidal contínua. Ângulo neutro – diz-se que é neutro quando a ponta da ferramenta está na mesma altura da aresta de corte; é usado na usinagem de materiais duros e exige menor potência do que positivo ou negativo. O cavaco se apresenta espiralado e contínuo, situação em que um grande volume pode ocasionar acidentes. Ângulos em função do material Experimentalmente, determinaram-se os valores dos ângulos para cada tipo de material das peças; os valores de ângulo para os materiais mais comuns encontram-se na tabela. 46 Ângulos recomendados em função do material Material Ângulos Aço 1020 até 450N/mm² 8 55 27 Aço 1045 420 a 700N/mm² 8 62 20 Aço 1060 acima de 700N/mm² 8 68 14 Aço ferramenta 0,9%C 6 a 8 72 a 78 14 a 18 Aço inox 8 a 10 62 a 68 14 a 18 FoFo brinell até 250HB 8 76 a 82 0 a 6 FoFo maleável ferrítico brinell até 150HB 8 64 a 68 14 a 18 FoFo maleável perflítico brinell de 160HB a 240HB 8 72 10 Cobre, latão, bronze (macio) 8 55 27 Latão e bronze (quebradiço) 8 79 a 82 0 a 3 Bronze para bucha 8 75 7 Alumínio 10 a 12 30 a 35 45 a 48 Duralumínio 8 a 10 35 a 45 37 a 45 Duroplástico Celeron, baquelite 10 80 a 90 5 Ebonite 15 75 0 Fibra 10 55 25 Termoplástico PVC 10 75 5 Acrílico 10 80 a 90 0 Teflon 8 82 0 Nylon 12 75 3 47 Além dos ângulos, também as pontas de corte são arredondadas em função do acabamento superficial da peça; o raio é medido no plano de referência da ferramenta. Alguns valores, em função do material da ferramenta, são: Aço rápido: r = 4x s; ou r p; onde 4 Metal duro: s < 1,0mm/r r = 1mm r raio da ponta da ferramenta s 1,0mm/r r = s s avanço p profundidade mm/r unidade de avanço A posição da aresta principal de corte indica a direção do avanço; segundo a norma ISO 1832/85, a ferramenta pode ser direita, representada pela letra R (do inglês “right”), esquerda, representada pela letra L (do inglês “left”), ou neutra, representa pela letra N. 48 Limas Limas são ferramentas usadas para desbastar ou dar acabamento em superfícies planas e curvas de materiaismetálicos e não-metálicos. Podem ser operadas manualmente ou por máquinas limadoras. As limas são classificadas em três grandes grupos: abrasivas, diamantadas e metálicas. Limas abrasivas As limas abrasivas são construídas com grãos abrasivos naturais como o óxido de alumínio, ou artificiais, como o carbeto de silício. Esse tipo de lima pode trabalhar materiais metálicos como o ferro, o bronze, o alumínio, o latão, etc., e materiais não-metálicos como o mármore, o vidro, a borracha. As limas abrasivas apresentam grãos de tamanho fino, ou grosso e seus comprimentos variam entre 100 e 300 mm. Comercialmente, as limas abrasivas são encontradas nos seguintes formatos: 49 Lima diamantadas Para trabalhar metal duro, pedra, vidro e materiais cerâmicos e, em ferramentaria, para a fabricação da ferramentas, moldes e matrizes em geral, são usadas as limas diamantadas, ou seja, aquelas que apresentam o corpo recoberto com diamante sintético, um material duríssimo, que é fixado por meio de aglutinantes. Esse tipo de linha possibilita a limagem de aços temperados e metal duro. Limas metálicas As limas metálicas são as linhas mais comuns. São utilizadas em larga escala na mecânica geral são geralmente fabricadas com aço-carbono temperado e suas faces apresentam dentes cortantes chamados de picado. Quando usadas manualmente apresentam um cabo que pode ser de madeira o outro material. Uma lima e o nome das partes que a constituem é mostrada na ilustração a seguir. Classificação As limas são classificadas por meio de várias características tais como o picado, o número de dentes, o formato e o comprimento. Quanto ao picado, que uma lima pode apresentar, ele será simples ou cruzado. 50 As limas de picado simples são empregada na usinagem de materiais moles como o chumbo, o alumínio, o cobre e o estanho ou suas ligas. As limas de picado cruzado são usadas para materiais duros como o aço, o aço fundido e os aços-liga. As limas utilizadas em madeira são feitas de aço-carbono e recebem o nome de grosa. Esses diferentes tipos de picados determinam a rugosidade final da superfície da peça que foi usinada. De acordo com o número de dentes por centímetro, as limas metálicas recebem os seguintes nomes: murça, bastardinha e bastarda. A lima murça apresenta 20 a 24 dentes por centímetro linear; a bastardinha, de 12 a 16 dentes e a bastarda, de 8 a 10. A lima bastarda, por apresentar a menor quantidade de dentes por centímetro, é usada para desbastes grossos. A lima bastardinha é empregada para desbastes médios. A lima murça é usada em operações de acabamento. Exemplos dessa limas com picados simples e cruzados são mostrados na ilustração a seguir. 51 Quanto ao formato, as limas murça, bastardinha e bastarda mais comuns podem ser chatas paralelas, chatas, triangulares, quadradas, meia-cana, redonda e tipo faca. Cada formato é indicado para um determinado tipo de trabalho. O quadro a seguir demonstra essa correlação. Formato da lima Utilização Superfícies planas externas e superfícies internas em ângulo reto ou obtuso Superfícies planas em ângulo reto; Rasgos internos e externos Superfícies côncavas e furos cilíndricos Superfícies côncavas e, excepcionalmente, superfícies planas Superfícies em ângulo entre 60º e 90º Superfícies em ângulo menor que 60º 52 O comprimento da lima, conforme já foi dito, também é um elemento fundamental para especificar a ferramenta juntamente com o formato e o tipo de picado. No comércio, as limas metálicas são encontradas nos comprimentos de 100 mm, 150mm, 200 mm, 250 mm, 300 mm e 350 mm. Para a usinagem manual com lima, o comprimento de ser maior do que o comprimento da superfície a ser usinada. Limas especiais Existe um grupo especial de limas pequenas, inteira de aço, chamadas de limas- agulha. Elas são usadas em trabalho especiais como, por exemplo, a limagem de furos de pequeno diâmetro, a construção de ranhuras e o acabamento de cantos vivos e outras superfícies de pequenas dimensões nas quais se requer rigorosa exatidão. Quanto ao picado e ao formato, essas limas são semelhantes às limas comuns: Para simplificar as operações de ajustagem, rebarbamento e polimento, usam-se as limas rotativas ou limas-fresa, cujos dentes cortantes são semelhantes aos das limas comuns. Essas limas são acopladas a um eixo flexível e acionadas por meio de um pequeno motor. Apresentam formatos variados como mostra a ilustração a seguir. 53 Veja nas ilustrações a seguir, outras limas que são usadas em máquinas. Utilização das limas metálicas O uso correto das limas está relacionado com três fatores: formato da lima; picado; o tamanho dos dentes. Além disso, para que as limas tenham uma durabilidade maior, é necessário ter alguns cuidados: 1. Usar as limas novas para limar metais mais macios como latão e bronze. Quando ela perder a eficiência para o corte desses materiais, usá-la para trabalhar ferro fundido que é mais duro. 2. Usar primeiramente um dos lados. Passar para o segundo lado somente quando o primeiro já estiver gasto. 3. Não limar peças mais duras do que o material com o qual a lima foi fabricada. 4. Usar lima de tamanho compatível com o da peça a ser limada. 5. Quanto mais nova for a lima, menor deverá se a pressão sobre ela durante o trabalho. 6. Evitar choques e contato entre as limas, para que seu picado não se estrague. 7. Guardar as limas em suportes de madeira em locais protegidos contra a umidade. Antes de usar uma lima, deve-se verificar se o cabo está bem preso e se o picado está limpo e em bom estado. Para limpar o picado da lima, usa-se uma vareta de ponta achatada ou uma barra, ambas de metal macio como sobre e latão. 54 Pode-se usar, também, uma escova de aço, seguindo o ângulo de inclinação do picado. A escolha da lima, por sua vez, é feita em função dos seguintes parâmetros: material a ser limado; grau de acabamento desejado; tipo e dimensões da superfície a ser limada. Defeitos na limagem Todo o profissional que executa qualquer tipo de trabalho, deve ser capaz de avaliar seu próprio trabalho, perceber os defeitos e corrigi-los. O quadro a seguir mostra alguns defeitos de limagem, suas causas e as correções que devem ser feitas. Defeitos Causas Correções A superfície limada está excessivamente rugosa. A distância do picado da lima é grande em relação ao acabamento desejado. Utilizar uma lima com picado adequado. Limalhas encontram-se incrustadas no picado da lima. Limpar as incrustações. A peça não está bem fixa na morsa. Fixar a peça adequadamente. O tempo previsto para a limagem é ultrapassado, isto é, prolonga- se além do necessário. A lima não se encontra em boas condições de uso; está gasta. Trocar a lima gasta por outra nova. A superfície limada não apresenta a planiza desejada. A limagem foi efetuada com um número de golpes acima do recomendado. Limar a superfície observando o número de golpes por minuto. O corpo do operador movimentou-se excessivamente durante a limagem. Movimentar apenas os braços. O cabo da lima não está bem fixado. Colocar corretamente o cabo da lima. A morsa não está na altura adequada Corrigir a altura; A peça vibra porque está fixada muito acima do mordente da morsa. Fixar a peça corretamente. 55 Serra manual Serra manual é uma ferramenta multicortante, assim chamada porque é provida de uma lâmina com dentes, utilizada para separar um material. A serra manual é constituída de duas partes: o arco de serra e a lâmina de serra. Arco de serra O arco de serra é uma armação feita de aço carbono, que pode ser inteiriça ou apresentar um mecanismo ajustável ou regulável. O aço de serra com mecanismo ajustável ou reguláveltem a vantagem de permitir a fixação de lâminas de serra com comprimentos variados 56 O cabo do arco de serra é feito de madeira, de plástico rígido ou de alumínio, com empunhadura adequada. O arco de serra apresenta dois suportes de fixação: um fixo e outro móvel, sendo que o móvel pode se localizar próximo ao cabo ou na outra extremidade, dependendo do modelo do arco de serra. O suporte móvel é constituído por um pino, um esticador e uma borboleta esticadora. 57 Quando acionada manualmente, e borboleta esticadora permite tensionar, isto é , esticar a lâmina de serra para execução do trabalho Em todos os modelos de arco de serra, há um dispositivo nos externos que permite girar a lâmina num ângulo de 90º, de modo que o operador possa realizar cortes profundos. Lâmina de serra A lâmina de serra para arcos é uma peça estreita e fina, com dentes em uma das bordas, e feita de aço rápido ou aço carbono temperado. Quando a têmpera abrange toda a lâmina, esta recebe o nome de lâmina de serra rígida e deve ser usada com cuidado, pois quebra-se facilmente ao sofrer esforços de dobramento ou torção. Quando apenas a parte dentada é temperada, a lâmina recebe o nome da lâmina de serra flexível ou semiflexível. A lâmina de serra é caracterizada pelo comprimento, pela largura, pela espessura e pelo número de dentes que existem a cada 25,4mm ou 1”. As lâminas de serra mais comuns podem ser encontradas na tabela a seguir: Comprimento Largura Espessura Número de dentes 203,2mm (8”) 12,7mm (1/2”) 0,635mm (.025”) 14, 18, 24 ou 32 254mm (10”) 12,7mm (1/2”) 0,635mm (.025”) 14, 18, 24 ou 32 304,8mm (12”) 12,7mm (1/2”) 0,635mm (.025”) 14, 18, 24 ou 32 58 Algumas lâminas de serra encontradas no comércio apresentam uma numeração em uma das faces que as caracteriza em função do comprimento e do número de dentes. A lâmina de serra funciona como se fosse uma lima de uma só série de dentes; corta por meio de atrito, destacando pequenos cavacos do material. A forma ideal dos dentes de uma lâmina de serra é aquela que apresenta o ângulo de cunha igual a 65º ; o ângulo de saída igual a 5º e o ângulo de folga igual a 20º. Contudo, nem sempre um dentado atende a todas as necessidades da operação de serrar. Por exemplo, no caso de materiais duros como aço de alto teor de carbono e ferros fundidos duros, o ângulo de cunha da lâmina de serra deverá ser bem grande para que os dentes não se engastem no material, rompendo-se pelo esforço e inutilizando a lâmina. Os dentes da lâmina de serra para trabalhar aços apresentam um ângulo de cunha = 50º e um ângulo de folga = 40º . Nessas lâminas, o ângulo de saída não existe. Para trabalhar metais leves e macios como alumínio e cobre, recomendam-se lâminas de serra com dentes bem distanciados e grande ângulo de saída, a fim de permitir bom desprendimento dos cavacos. 59 Os dentes das serras tem travas, que são deslocamentos laterais em forma alternada, dados aos dentes. As travas permitem um corte mais largo, de modo que a espessura do corte se torna maior que a espessura da lâmina; isso facilita muito a operação de serrar, pois os cavacos saem livremente e a lâmina não se prende no material. O espaçamento ou passo entre os dente tem uma influencia importante no desempenho da lâmina de serra. Assim, dentes grossos são adequados para superfícies largas porque permitem corte rápido com espaço para cavaco. 60 Por outro lado, os dentes finos são recomendados para superfícies estreitas, pois pelo menos dois dentes estarão em contato com as paredes do material, evitando que os dentes da lâmina se quebrem ou travem na chapa. Seleção da lâmina de serra A lâmina de serra deve ser escolhida de acordo com a espessura e o tipo de material a ser trabalhado. Para auxiliar a seleção, observe-se o quadro a seguir. Material a serrar Número de dentes por polegada (25,4mm) muito duro ou muito fino 32 dentes dureza ou espessura médias 24 dentes macio e espesso 18 dentes Metais muito macios como chumbo, estanho e zinco não devem ser serrados com lâminas de serra indicadas para aço porque acontece o encrustamento do material entre os dentes, dificultando o corte; recomenda-se o uso de lâminas de serra com 10 a 14 dentes por polegada. Cuidados a observar Alguns cuidados devem ser tomados com a lâmina de serra para garantir sua conservação: ao tensionar a lâmina de serra no arco, usar apenas as mãos e não empregar ferramentas; evitar utilizar lâmina de serra com dentes quebrados. 61 Fluído de corte Um fluído de corte é um material composto, na maioria das vezes líquido, que deve ser capaz de: refrigerar, lubrificar, proteger contra a oxidação e limpar a região da usinagem. Como refrigerante, o fluído atua sobre a ferramenta e evita que ela atinja temperaturas muito altas e perca suas características de corte. Age, também, sobre o peça evitando deformações causadas pelo calor. Atua, finalmente, sobre o cavaco, reduzindo a força necessária para que ele seja cortado. Como lubrificante, o fluído de corte facilita o deslizamento do cavaco sobre a ferramenta e diminui o atrito entre a peça e a ferramenta. Evita ainda o aparecimento da aresta postiça, reduz o coeficiente de atrito na região de contato ferramenta-cavaco e diminui a solicitação dinâmica da máquina, isto é, a força feita por uma máquina para realizar um determinado trabalho. Como protetor contra a oxidação, ele protege a peça, a ferramenta e o cavaco, contribuindo para o bom acabamento e aspecto final do trabalho. A ação de limpeza ocorre como conseqüência da aplicação do fluído em forma de jato, cuja pressão afasta as aparas deixando lima a zona de corte e facilitando o controle visual da qualidade do trabalho. O abastecimento do fluído de corte em uma máquina-ferramenta é geralmente feito por meio de uma bomba e conduzido por mangueiras até o ponto de aplicação. Depois de refrigerar a ferramenta e a peça, o fluído cai para a mesa onde é recolhido por canais e levado, por meio de um tubo, para o reservatório. Do reservatório, a bomba aspira novamente o fluído para devolvê-lo sobre a ferramenta e a superfície de trabalho. 62 O reservatório, na base da máquina, está dividido em dois compartimentos, de resistência à corrosão e à fadiga; que as apares e a sujeira fiquem no fundo do compartimento da frente e a bomba possa se alimentar de líquido limpo. Embora genericamente designados como fluidos de corte, os materiais capazes de refrigerar, lubrificar, proteger e limpar a região da usinagem podem ser, na verdade, sólidos, líquidos e gasosos. A diferença entre eles é que enquanto os gases só refrigeram e os sólidos apenas reduzem o atrito, os líquidos refrigeram e reduzem o atrito, daí a preferência pelos últimos. O uso dos agentes de corte gasosos visa principalmente à refrigeração, embora o fato de estar sob pressão auxilie também a expulsão do cavaco. Para essas finalidades, usa-se o ar comprimido em temperaturas abaixo de 0ºC, o CO2 (dióxido de carbono ou gelo seco) para altas velocidades de corte de ligas de difícil usinagem, e o nitrogênio para operações de torneamento. Os sólidos visam somente à lubrificação no processo de usinagem. É o caso da grafite e do bissulfeto de molibdênio, aplicados na superfície de saída da ferramenta antes que se inicie o processo de corte. O grupo maior, mais importante e mais amplamente empregado é, sem dúvida, o composto pelos líquidos. Eles estão divididos em três grandes grupos: 1. O grupo dos óleos de corte integrais, ou seja, que não são misturados com água, formado por: óleos compostos (minerais + graxos),óleos graxos (de origem animal ou vegetal), óleos compostos (minerais + graxos) e óleos sulfurados (com enxofre) e clorados(com cloro na forma de parafina clorada). 2. O grupo dos óleos emulsionáveis ou “solúveis”, formado por: óleos minerais solúveis, óleos solúveis de extrema pressão (EP). 3. Fluidos de corte químicos, ou fluídos sintéticos, compostos por misturas de água com agentes químicos como aminas e nitritos, fosfatos e boratos, sabões e agentes umectantes, glicóis e germicidas agente EP. Os óleos minerais são a base da maioria dos fluidos de corte. A eles são adicionados os aditivos, ou seja, compostos que alteram e melhoram as características do óleo, principalmente quando ele é muito exigido. Os aditivos mais usados são os antioxidantes e os agentes EP. Os antioxidantes têm a função de impedir que o óleo se deteriore quando em contato com o oxigênio do ar. 63 Quando as pressões e as velocidades de deslizamento aumentam, a película de óleo afina até se romper. Para evitar o contato metal com metal, é necessário usar um agente EP. Os agentes EP são aditivos que reagem quimicamente com a superfície metálica e formam uma película que reduz o atrito. Entre os tipos de agentes EP podem-se citar: matéria graxa, constituída de ácidos graxos, indicada para trabalhas leves; enxofre, formando o óleo sulfurado, indicado para trabalhos pesados com aço e metais ferrosos; durante o trabalho de corte, forma sulfeto metálico de características anti-soldantes e lubrificantes; cloro, adicionando sob a forma de parafina clorada e também indicado para operações severas com aço; fósforo que combinado com o enxofre substitui o cloro; tem propriedade antioxidantes. Os óleos emulsionáveis ou solúveis são fluidos de corte em forma de emulsão composta por uma mistura de óleo e água. Isso é possível com a adição de agentes emulsificadores, ou seja, aqueles que ajudam a formar as gotículas de óleo que ficam dispersas na água. Quanto melhor for esse agente, menor será o tamanho da gota de óleo e melhor a emulsão. Exemplos desses agentes são sabões e detergentes. Para obter uma boa emulsão de óleos solúvel, o óleo deve ser adicionado [á água, sob agitação, (e nunca o contrário) em uma proporção de uma parte de óleo para quatro partes de água. A mistura obtida pode então ser diluída na proporção desejada. Em geral, além desses aditivos, adicionam-se aos fluidos de corte agentes biodegradáveis anticorrosivos, biocidas e antiespumantes. Na verdade, não existe um fluído “universal”, isto é, aquele que atenda a todas as necessidades de todos os casos. Os óleos solúveis comuns e os EPs são os que cobrem o maior número de operações de corte. A diferença entre cada grupo está na composição e na aplicação que, por sua vez, dependerá do material a ser usinado, do tipo de operação de corte e da ferramenta usada. A escolha do fluído com determinada composição depende do material a ser usinado, do tipo de operação de corte e da ferramenta usada. Os fluidos de corte solúveis e os sintéticos são indicados quando a função principal é resfriar. Os óleos minerais, graxos usados juntos ou separados, puros ou contendo aditivos especiais são usados quando a lubrificação é mais importante do que o resfriamento. Um resumo das informações sobre os tipos de fluidos de corte e o uso dos vários fluidos de corte, relacionando-os com a operação e o grau de usinabilidade dos materiais metálicos para construção Mecânica, podem ser vistos nos quadros. 64 TIPOS COMPOSIÇÃO PROPRIEDADES Resfriamento Lubrificação Proteção conta a corrosão EP Resistência à corrosão Óleos minerais Derivados de petróleo ...... Ótima Excelente ...... Boa Óleos graxos Óleos de origem vegetal ou animal ...... Excelente Boa Boa ...... Óleos compostos Mistura de óleos minerais e graxos. ...... Excelente Excelente Boa Boa Óleos “solúveis Óleos minerais + óleos graxos, soda cáustica, emulsificantes, água. Ótimo Boa Ótima ...... Boa Óleos EP Óleos minerais com aditivos EP (enxofre, cloro ou fósforo). Ótimo Boa Ótima Excelente Ótima Óleos sulfurados e clorados Óleos minerais ou graxos sulfurados ou com substâncias cloradas. ...... Excelente Excelente Excelente Excelente Fluidos sintéticos Água + agentes químicos (animais, nitritos, nitratos, fosfato), sabões, germicidas. Excelente Boa Excelente Excelente Excelente Fonte: Usinagem e fluidos de corte. Esso brasileira de petróleo S.A., s/d, pág. 36. Graus de severidade MATERIAL OPERAÇÃO Aços de baixo carbono aditivados Aços-liga de médio carbono Aços-liga de alto carbono Aços- ferramenta e aços inoxidáveis Alumínio, magnésio, latão vermelho Cobre, níquel, bronze de alumínio 1 Brochamento A A A ou J A ou K D C 2 Roscamento A ou B A ou B A ou B A ou B ou C D ou G/H a k D ou G/H a K 3 Roscamento com cossinete. A ou C B ou C B ou C B ou C D ou H D ou H 4 Corte e acab. de dentes de engrenagem. B B B A G ou H J ou K 4 Oper. c/ alargador. D C B A F G 5 Furação profunda. E ou D E ou C E ou B E ou A E ou D E ou D 6 Fresamento E, C ou D E, C ou D E, C ou D C ou B E, H a K E, H a K 7 Mandrilamento. C C C C E E 7 Furação múltipla C ou D C ou D C ou D C ou D F G 8 Torneamento em máquinas automáticas. C ou D C ou D C ou D C ou D F G 9 Aplainamento e torneamento E E E E E E 10 Serramento, retificação. E E E E E E Legenda: A – óleo composto com alto teor de enxofre (sulfato) B – óleo compostos com médios teores de enxofre (sulfurado) ou substancias cloradas (clorado) C – óleos compostos com baixo teores de enxofre ou substancias cloradas D – óleo mineral clorado E- óleos solúveis em água F, G, H, J, K – óleo composto com conteúdo decrescente de óleo graxo F a K Adaptado de: Fundamentos da Usinagem dos Metais por Dino Ferraresi. São Paulo, Edgard Blucher, 1977, pág. 551. Informações Tecnológica: Fluído de corte 65 Manuseio dos fluidos Os fluidos de corte exigem algumas providências e cuidados de manuseio que garantem seu melhor desempenho nas operações de usinagem. 1. Armazenamento – os fluidos devem ser armazenados em local adequado, sem muitas variações de temperatura. Além disso, devem ser mantidos limpos e livres de contaminações. 2. Purificação e recuperação – os fluidos de corte podem ficar contaminados por limalha, partículas de ferrugem, sujeiras diversas. Nesse caso, podem ser limpos por meio de técnicas de decantação e filtragem. 3. Controle de odor – os fluidos de corte em forma de emulsão, por conterem água, estão sujeitos à ação de bactérias presentes no ar, na água, na poeira e que produzem maus odores. Esse problema pode ser diminuído por meio da constante da limpeza da oficina, pelo arejamento e pelo tratamento bactericida da emulsão. 4. Alimentação – o fluído de corte deve ser aplicado diretamente à ponta da ferramenta com alimentação individual de cada ponta. A alimentação do fluído deve ser iniciada antes que a ferramenta penetre na peça a fim de eliminar o choque térmico e a distorção. As ilustrações mostram a maneira adequada de aplicar o fluído em diversas operações de usinagem. 66 Os cuidado, porém, não devem se restringir apenas aos fluidos, mas também precisam ser estendidos aos operadores que os manipulam. Embora os processos de produção dos fluidos de corte estejam cada vez mais aperfeiçoados para eliminar componentes indesejáveis, não só no que se refere ao uso, mas também aos aspectos relacionados à saúde do usuário, o contato prolongado com esses produtos pode trazer uma série de problemas de pele, genericamente chamados de dermatite. Como o contato do operador com esses óleos é necessário pelo tipo de trabalho realizado, torna-se indispensável que esse contato seja evitado, usando-se de luvas e uniformes adequados. Além disso, praticas de higiene
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