APOSTILA DA DISCIPLINA

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<p>USINAGEM E SOLDAGEM</p><p>Professor Me. Felipe Delapria Dias dos Santos</p><p>REITOR Prof. Ms. Gilmar de Oliveira</p><p>DIRETOR DE ENSINO PRESENCIAL Prof. Ms. Daniel de Lima</p><p>DIRETORA DE ENSINO EAD Prof. Dra. Giani Andrea Linde Colauto</p><p>DIRETOR FINANCEIRO EAD Prof. Eduardo Luiz Campano Santini</p><p>DIRETOR ADMINISTRATIVO Guilherme Esquivel</p><p>SECRETÁRIO ACADÊMICO Tiago Pereira da Silva</p><p>COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO Prof. Dr. Hudson Sérgio de Souza</p><p>COORDENAÇÃO ADJUNTA DE ENSINO Prof. Dra. Nelma Sgarbosa Roman de Araújo</p><p>COORDENAÇÃO ADJUNTA DE PESQUISA Prof. Ms. Luciana Moraes</p><p>COORDENAÇÃO ADJUNTA DE EXTENSÃO Prof. Ms. Jeferson de Souza Sá</p><p>COORDENAÇÃO DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal</p><p>COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE GESTÃO E CIÊNCIAS SOCIAIS Prof. Dra. Ariane Maria Machado de Oliveira</p><p>COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE T.I E ENGENHARIAS Prof. Me. Arthur Rosinski do Nascimento</p><p>COORDENAÇÃO DOS CURSOS - ÁREAS DE SAÚDE E LICENCIATURAS Prof. Dra. Katiúscia Kelli Montanari Coelho</p><p>COORDENAÇÃO DO DEPTO. DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS Luiz Fernando Freitas</p><p>REVISÃO ORTOGRÁFICA E NORMATIVA Beatriz Longen Rohling</p><p>Caroline da Silva Marques</p><p>Carolayne Beatriz da Silva Cavalcante</p><p>Eduardo Alves de Oliveira</p><p>Jéssica Eugênio Azevedo</p><p>Kauê Berto</p><p>Marcelino Fernando Rodrigues Santos</p><p>PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO André Dudatt</p><p>Vitor Amaral Poltronieri</p><p>ESTÚDIO, PRODUÇÃO E EDIÇÃO André Oliveira Vaz</p><p>DE VÍDEO Carlos Henrique Moraes dos Anjos</p><p>Pedro Vinícius de Lima Machado</p><p>FICHA CATALOGRÁFICA</p><p>Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP</p><p>S237u Santos, Felipe Delapria Dias dos</p><p>Usinagem e soldagem / Felipe Delapria Dias dos Santos.</p><p>Paranavaí: EduFatecie, 2023.</p><p>100 p.</p><p>1. Usinagem. 2. Soldagem. 3. Solda e soldagem I. Centro</p><p>Universitário UniFatecie. II. Núcleo de Educação a Distância.</p><p>III. Título.</p><p>CDD:23.ed. 671.52</p><p>Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577</p><p>As imagens utilizadas neste material didático</p><p>são oriundas dos bancos de imagens</p><p>Shutterstock .</p><p>2023 by Editora Edufatecie. Copyright do Texto C 2023. Os autores. Copyright C Edição 2023 Editora Edufatecie.</p><p>O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correção e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva</p><p>dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permitido o download da</p><p>obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la</p><p>de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais.</p><p>https://www.shutterstock.com/pt/</p><p>3</p><p>AUTOR</p><p>Professor Mestre Felipe Delapria Dias dos Santos</p><p>Possui Mestrado em Engenharia Mecânica com ênfase em materiais poliméri-</p><p>cos - UEM (2020). Graduado em Engenharia Mecânica - UTFPR (2017). Graduado em</p><p>Administração - UniBF (2016). Pós graduado em Avaliações e Perícia - Unyleaya (2021).</p><p>Pós Graduado em Gestão Da Qualidade e Processos Gerenciais - UniFCV (2019). Pós</p><p>Graduado em Segurança do Trabalho - UCAM (2018). Pós Graduado em Tecnologias</p><p>Digitais e Inovação na Educação - UniCV (2021). Atualmente trabalha como coordenador</p><p>de cursos de graduação e pós-graduação na UniFatecie e na UniCV. Atua como orientador</p><p>pós-graduação na USP-ESALQ e atua também na área de desenvolvimento de produtos</p><p>na APTAR-BRASIL, multinacional do ramo de injeção plástica.</p><p>CURRÍCULO LATTES: http://lattes.cnpq.br/8500803864971377</p><p>http://lattes.cnpq.br/8500803864971377</p><p>4</p><p>Olá estudantes, espero que esteja tudo certo com vocês. Sejam bem-vindos(as) ao</p><p>início da nossa jornada de estudos da disciplina de Usinagem e Soldagem. Nesta disciplina</p><p>iremos abordar dois assuntos de grande importância para a engenharia e que deve ser</p><p>tratado com muita seriedade devido ao seu potencial risco de acidente.</p><p>Na primeira unidade apresentaremos o histórico da usinagem, comentando como</p><p>o processo surgiu e evoluiu bem como discutindo sua importância a nível industrial. Segui-</p><p>remos realizando uma discussão a respeito dos materiais utilizados no processo de usina-</p><p>gem. Discutiremos também a capacidade de usinagem, alguns parâmetros de influência</p><p>e finalizaremos o capítulo abordando os seguintes processos: faceamento, torneamento,</p><p>usinagem de rebaixo, torneamento cônico, perfuração e mandrilagem. Ainda na primeira</p><p>unidade estudaremos parâmetros de influência na velocidade de corte, um assunto de</p><p>grande importância na usinagem uma vez que a velocidade possui influência direta na vida</p><p>útil da ferramenta e na qualidade do produto final.</p><p>Já na segunda unidade abordaremos as ferramentas de corte em que estudaremos</p><p>sua função, suas características, seus custos e suas aplicações. Veremos também os prin-</p><p>cipais parâmetros de usinagem que irão influenciar diretamente no tempo de vida útil das</p><p>ferramentas. Ainda na segunda unidade entraremos em um tipo de usinagem muito parti-</p><p>cular, mas muito utilizada, a usinagem por abrasão em que o material da peça é removido</p><p>por meio da ação de grãos abrasivos. Esta categoria é representada por operações como</p><p>brunimento, lapidação, retificação e afiação.</p><p>A partir da terceira unidade iremos mudar um pouco o foco do assunto e passa-</p><p>remos a tratar da soldagem. O processo de soldagem consiste em efetuar a união de</p><p>peças metálicas e dar forma aos materiais por meio de calor ou de pressão, ou de ambos,</p><p>conferindo ao produto final a união permanente. Para que essa união seja possível, alguns</p><p>fatores devem ser considerados, como o tipo de material a ser soldado, o tipo de metal</p><p>de adição, a espessura do material, as operações a serem realizadas e, principalmente, o</p><p>método de soldagem. Neste capítulo, você vai aprender as variáveis e particularidades de</p><p>cada método de soldagem e vai verificar ainda a aplicabilidade do processo de soldagem</p><p>para diferentes tipos de materiais de diversos segmentos.</p><p>APRESENTAÇÃO DO MATERIAL</p><p>5</p><p>Por fim, na quarta unidade abordaremos os tópicos relacionados a fenômenos fí-</p><p>sico-químicos que ocorrem na soldagem, metalurgia da soldagem e defeitos da soldagem.</p><p>Começaremos apresentando os fenômenos físico-químicos envolvidos na soldagem, neste</p><p>momento, iremos estudar conceitos como: fusão na soldagem, arco elétrico, circuito elétri-</p><p>co, tensão elétrica e corrente elétrica e, em um segundo momento, nos aprofundaremos em</p><p>conceitos ligados à metalurgia da soldagem, no qual entenderemos os pontos importantes</p><p>relacionados ao ciclo térmico da solda e as características mecânicas resultantes do pro-</p><p>cesso de soldagem.</p><p>SUMÁRIO</p><p>6</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Plano de Estudos</p><p>• Definição, histórico e classificação</p><p>dos processos de usinagem;</p><p>• Processos de usinagem;</p><p>• Velocidade de corte;</p><p>• Fluidos de corte.</p><p>Objetivos da Aprendizagem</p><p>• Conceituar os diferentes processos de usinagem;</p><p>• Compreender</p><p>dentro da área de trabalho da máquina.</p><p>O ponto de referência deve facilitar a programação e é denominado ponto zero</p><p>da peça. O acionamento do torno mecânico é executado pelo eixo árvore principal, em</p><p>que são estabelecidas rotações e também a fixação das peças usinadas por meio de uma</p><p>placa, sendo muitas vezes chamado de eixo C. Em alguns tornos CNC, o eixo árvore</p><p>possibilita o controle e o posicionamento do eixo por meio de coordenadas angulares,</p><p>conforme aponta Silva (2008).</p><p>As máquinas CNC precisam de uma programação para que possam operar, e</p><p>os comandos de programa são os responsáveis pelo controle da máquina, informando</p><p>todas as etapas de fabricação de uma determinada operação de uma peça. Uma linha</p><p>de comando de um programa CNC pode conter informações sobre o movimento da</p><p>ferramenta, o movimento da peça, as informações dos parâmetros de corte ou funções</p><p>auxiliares, como ligar ou desligar o refrigerante, acionar o eixo da árvore, etc. Mais de</p><p>uma técnica de programação são empregadas. As técnicas de programação mudam</p><p>de empresa para empresa, mas, de forma geral, pode-se elencar as principais formas,</p><p>conforme aponta Lynch (1997): programação manual, programação de entrada manual</p><p>e programação via CAD/CAM.</p><p>A programação manual consiste na execução do programa para a máquina sem</p><p>aplicar recursos computacionais. As trajetórias, os parâmetros de corte e as funções au-</p><p>xiliares são definidas de forma manual pelo programador, que documenta as informações</p><p>em formulários de controle. A programação manual é executada para peças de geometria</p><p>simples e poucas operações e exige a digitação do código e o envio do programa para a</p><p>máquina. A programação manual também pode executar a programação manual utilizan-</p><p>do o computador e é aplicada em programação de peças mais complexas.</p><p>46UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>A programação com entrada manual de dados consiste na inserção do programa</p><p>diretamente no comando da máquina, e permite que os programadores e os operadores</p><p>gerem alterações no programa. É aplicada em empresas menores, que estão iniciando a</p><p>utilização do CNC e não podem contratar um programador. Algumas máquinas CNC permi-</p><p>tem que o operador usine uma peça manualmente, e a sequência de operações executada</p><p>é gravada em um código, que pode ser usado para a usinagem de peças sequenciais.</p><p>A programação usando CAD/CAM é a automatização da programação, com um</p><p>programa sendo gerado por um software de CAM que utiliza o desenho como base, gera</p><p>todos os comandos de programação e grava em um arquivo de texto, que é enviado para</p><p>a máquina. O programa de CAM exige um desenho bidimensional, para máquinas de</p><p>dois eixos, e tridimensional, para máquinas de três eixos ou mais. Depois de importada a</p><p>peça, deve-se especificar as dimensões brutas do material para a peça, as ferramentas</p><p>disponíveis e os parâmetros limites da máquina que será utilizada. O programa, então,</p><p>gera a programação para usinagem do material bruto na peça desejada. Cada programa</p><p>de CAM apresenta suas peculiaridades e pode apresentar funções de otimização.</p><p>A máquina, normalmente, é conectada a um computador por saída serial ou por</p><p>conexão local, para permitir a transferência dos programas. A máquina também possui</p><p>memória interna, que permite manter programas de peças usuais, evitando a necessidade</p><p>de programação toda vez que deve ser executada.</p><p>47UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>48UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>A fabricação de uma peça em máquinas CNC requer algumas etapas de programação de computadores.</p><p>Inicialmente a peça deve ser desenhada em software CAD (Computer-Aided Design, ou Desenho Assistido</p><p>por Computador, em português), dentre os mais utilizados no mercado estão o AutoCAD e o SolidWorks. O</p><p>próximo passo consiste em converter o projeto do CAD para G-code (código-G, em português, é a lingua-</p><p>gem de programação dos maquinários industriais CNC), nesta etapa são definidas as variáveis operacionais</p><p>de corte e ferramentas, e é realizada através de softwares CAM (Computer-Aided Manufacturing, ou Manu-</p><p>fatura Assistida por Computador, em português), dos quais temos entre os mais conhecidos o MasterCAM</p><p>e o SprutCAM. Por fim, o projeto em G-code será importado para o controlador da máquina CNC e a peça</p><p>pode ser fabricada.</p><p>Fonte: USIN (2019).</p><p>Para todas as coisas que usufruímos antes das ideias, tiveram participação direta da usinagem e</p><p>ferramentaria.</p><p>Fonte: Elias Torres.</p><p>http://www.autodesk.com/</p><p>http://www.solidworks.com/</p><p>49</p><p>CONSIDERAÇÕES FINAIS</p><p>Olá alunos, parabéns por chegar ao fim de mais uma unidade. Esta unidade en-</p><p>cerra temas relacionados a usinagem para que possamos iniciar assuntos relacionados</p><p>a soldagem.</p><p>No início dos nossos estudos desta apostila, no tópico 1, foi abordado as ferramentas</p><p>de corte, aprendemos suas funções, suas características, seus custos e suas aplicações.</p><p>Na sequência, no tópico 2, nós discutimos os principais parâmetros de usinagem</p><p>que possuem influência direta no tempo de vida útil das ferramentas. Desta forma, se uma</p><p>determinada ferramenta trabalha em suas condições ideais, então sua durabilidade será,</p><p>consequentemente, maior.</p><p>No tópico 3 foi realizado um estudo a respeito de um processo de usinagem muito</p><p>particular, mas muito utilizada que é a usinagem por abrasão. Neste processo o material da</p><p>peça é removido por meio da ação de grãos abrasivos. Esta categoria é representada por</p><p>operações como brunimento, lapidação, retificação e afiação.</p><p>Por fim, fizemos o fechamento de nossa jornada comentando a respeito da usina-</p><p>gem CNC. Neste último tópico foi definido processos de usinagem, apresentado um pouco</p><p>de sua história/surgimento bem como sua importância e aplicações industriais.</p><p>Até logo !!!</p><p>UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>50</p><p>Como sugestão para leitura complementar, acesse o link a seguir:</p><p>https://abepro.org.br/biblioteca/TN_STP_226_316_29631.pdf</p><p>O artigo sugerido utiliza como objeto de estudo uma máquina de torneamento CNC</p><p>para propor uma redução de tempo de máquina para no setor de usinagem de uma empresa</p><p>do setor de Alumínio localizada no estado de Santa Catarina.</p><p>Fonte: Corazza (2016).</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>https://abepro.org.br/biblioteca/TN_STP_226_316_29631.pdf</p><p>LIVRO</p><p>Título: Processos de usinagem: Utilização e aplicações das prin-</p><p>cipais máquinas operatrizes.</p><p>Autor: Paulo Samuel de Almeida.</p><p>Editora: Érica.</p><p>Sinopse: Com linguagem clara e objetiva, esse livro atende</p><p>aos estudantes de cursos técnicos das áreas de Usinagem,</p><p>Ferramentaria e Manutenção Mecânica Industrial, e aborda os</p><p>fundamentos de usinagem e trata de conhecimentos básicos</p><p>para a correta regulagem das máquinas operatrizes com a rea-</p><p>lização de cálculos específicos. Contempla a área de atuação</p><p>profissional, os tipos de peças e as normas de segurança do</p><p>processo, além de apresentar o torno mecânico universal e a</p><p>fresadora mecânica, suas aplicações específicas e os parâme-</p><p>tros de corte. A publicação também explica a realização de tra-</p><p>balhos por abrasão em retíficas cilíndricas e planas, comenta</p><p>as ferramentas de corte e de fixação e discorre sobre fluidos</p><p>de corte, suas finalidades, aplicações, especificações técnicas,</p><p>preparação e cuidados com a saúde e o meio ambiente. Seu</p><p>diferencial são as informações quanto à preparação, opera-</p><p>ção de máquinas operatrizes, ferramentas de corte, normas</p><p>de segurança e apresentação das principais máquinas e fer-</p><p>ramentas de corte e fixação utilizadas em usinagem. Possui</p><p>material de apoio.</p><p>FILME / VÍDEO</p><p>Título: Documentário Industria 4.0</p><p>Ano: 2021</p><p>Sinopse: Indústria 4.0” examina os efeitos da Quarta Revolução</p><p>Industrial, principalmente com a transformação digital, que</p><p>ganhou impulso mesmo com os impactos da crise da Covid-19.</p><p>O documentário é patrocinado pela Deloitte por meio da Lei de</p><p>Incentivo à Cultura e produzido de forma independente pela</p><p>Produtora Brasileira.</p><p>Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=QWWQr6TmW-</p><p>GQ&t=2s</p><p>MATERIAL COMPLEMENTAR</p><p>51UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=QWWQr6TmWGQ&t=2s</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=QWWQr6TmWGQ&t=2s</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Plano de Estudos</p><p>• Introdução ao processo de soldagem;</p><p>• Tipos de soldagem;</p><p>• Processos diversos de soldagem;</p><p>• Determinação do processo de soldagem.</p><p>Objetivos da Aprendizagem</p><p>• Conceituar o processo de soldagem;</p><p>• Compreender os diferentes tipos de soldagens</p><p>existentes;</p><p>• Apresentar os equipamentos necessários</p><p>para a execução da soldagem.</p><p>3UNIDADEUNIDADE</p><p>PROCESSOS DEPROCESSOS DE</p><p>SOLDAGEM ISOLDAGEM I</p><p>Professor Me. Felipe Delapria Dias dos Santos</p><p>Atualmente, o processo de soldagem é o método mais utilizado e um dos mais</p><p>importantes na indústria. Ele compreende um conjunto de máquinas, equipamentos,</p><p>materiais e processos físico-químicos que formam a união permanente de materiais.</p><p>Em conjunto com outros processos de fabricação, a soldagem permite a montagem de</p><p>blocos com rapidez, segurança e economia de material.</p><p>O processo de soldagem consiste em efetuar a união de peças metálicas e dar</p><p>forma aos materiais por meio de calor ou de pressão, ou de ambos, conferindo ao produto</p><p>final a união permanente. Para que essa união seja possível, alguns fatores devem ser</p><p>considerados, como o tipo de material a ser soldado, o tipo de metal de adição, a espessura</p><p>do material, as operações a serem realizadas e, principalmente, o método de soldagem.</p><p>A soldagem pode ser efetuada por meio de processos simples, como oxi-gás,</p><p>eletrodo revestido e soldagem por resistência, ou por meio de processos mais comple-</p><p>xos, além de pôr processos de grande complexidade que utilizam alta tecnologia em</p><p>soldagem automatizada.</p><p>Neste capítulo, você vai aprender as variáveis e particularidades de cada método</p><p>de soldagem. Você vai verificar ainda a aplicabilidade do processo de soldagem para dife-</p><p>rentes tipos de materiais de diversos segmentos. O profissional dessa área deve levar em</p><p>consideração todas essas variáveis para poder determinar qual é o melhor processo a ser</p><p>desenvolvido para a união permanente de cada produto, conforme a sua aplicabilidade,</p><p>viabilidade técnica-econômica e eficiência produtiva, atentando para fatores econômicos,</p><p>técnicos, operacionais, dimensionais e tecnológicos.</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>53UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>54</p><p>A partir de agora, aprenderemos um pouco mais sobre o processo de soldagem.</p><p>A soldagem é um procedimento extremamente versátil e que possibilita a união de peças</p><p>metálicas de formas extremamente distintas, mas preservando a sua resistência e geran-</p><p>do possibilidades infinitas para a aplicação desses materiais. O processo envolve muitos</p><p>fenômenos metalúrgicos que são comuns ao processo de fundição, tais como fusão, soli-</p><p>dificação e o surgimento de tensões, devido à contração dos materiais metálicos. Portanto,</p><p>você entenderá a soldagem como um método eficiente para a união de peças metálicas.</p><p>Uma simples definição encontrada em literaturas mais antigas defende que o</p><p>termo soldagem se refere ao “processo de união de metais por fusão” (MARQUES; MO-</p><p>DENESI e BRACARENSE, 2009, p. 18). No entanto, é preciso ressaltar que, atualmente,</p><p>os metais não são soldáveis apenas por fusão, uma vez que também existem processos</p><p>de soldagem por pressão.</p><p>Agora que você já sabe que nem todo processo de soldagem envolve a fusão dos</p><p>materiais envolvidos, é importante ter ciência de que a maioria dos processos de soldagem</p><p>podem ser separados em duas categorias (ALEXANDER e SADIKU, 2013):</p><p>I. Soldagem por pressão: realizada por meio da aplicação de uma pressão suficiente</p><p>(geralmente, auxiliada pelo calor), para que haja a união dos metais. Não há a contribuição</p><p>de outro material.</p><p>II. Soldagem por fusão: realizada por meio da aplicação de calor nas superfícies, as</p><p>quais se fundem na área de contato, com ou sem a adição de outro metal.</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>AO PROCESSO</p><p>DE SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>A soldagem por fusão inclui alguns dos principais procedimentos industriais de</p><p>soldagem de metais. Esses processos se diferem pelo tipo de fonte de calor aplicado e</p><p>podem ser classificados de acordo com o fluxograma da Figura 1:</p><p>FIGURA 01 – CLASSIFICAÇÃO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS DE SOLDAGEM</p><p>Fonte: O autor (2022).</p><p>A soldagem é empregada nos mais diversos setores da indústria, como as indús-</p><p>trias automobilística, naval, ferroviária, aeroespacial, de manutenção e de caldeiraria, e</p><p>também na construção civil. Na soldagem de componentes, podemos utilizar diversos tipos</p><p>de processos, classificados pelo tipo de energia utilizada para a união das estruturas dos</p><p>materiais — fusão, fricção, impacto ou pressão (KALPAKJIAN e SCHMID, 2009).</p><p>A escolha do processo de soldagem dependerá de fatores diversos, como o tipo de</p><p>material a ser soldado, o tipo de metal de adição, a espessura do material e as operações</p><p>a serem realizadas, que definirão o método de soldagem mais adequado. Neste capítulo,</p><p>estudaremos os principais processos de soldagem: por eletrodo revestido, MIG/MAG, TIG</p><p>e por arco submerso (Figura 2).</p><p>55UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>FIGURA 02 – PRINCIPAIS PROCESSOS DE SOLDAGEM</p><p>56UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>57</p><p>2.1 Soldagem por Eletrodo revestido</p><p>A soldagem por eletrodo revestido é o processo ideal para a manutenção em geral,</p><p>além de ser o mais antigo e o mais utilizado dos métodos de soldagem, devido à sua</p><p>flexibilidade e portabilidade e, principalmente, ao seu custo-benefício. Essa soldagem,</p><p>geralmente manual, é realizada por meio do calor de um arco elétrico produzido entre o</p><p>eletrodo revestido e as peças metálicas a serem unidas (Figura 3).</p><p>FIGURA 03 – PROCESSOS</p><p>DE SOLDAGEM POR ELETRODO REVESTIDO</p><p>2 TIPOS DE</p><p>SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>Esse eletrodo revestido forma o cordão de solda à medida que vai sendo consumido</p><p>pelo processo, fundindo o metal de base, a alma do eletrodo e o revestimento, que tem a</p><p>função de estabilizar o arco elétrico e gerar gases de proteção. Por fim, após o resfriamen-</p><p>to, o revestimento fundido produz a escória, para evitar contaminação, que é removida no</p><p>processo de acabamento (MACHADO, 1996).</p><p>Esse processo é utilizado para trabalhos de aços em serralherias e para a manu-</p><p>tenção e recuperação de peças para caminhões, tratores, colheitadeiras e implementos</p><p>agrícolas em geral. Também é utilizado na recuperação de peças de ferro fundido, como</p><p>blocos e colunas de máquinas e motores, e em casos específicos que utilizam ligas endu-</p><p>recidas para revestimento.</p><p>Devido ao grande número de eletrodos disponíveis no mercado, é necessário es-</p><p>tabelecer uma classificação entre eles. O sistema de classificação utilizado para eletrodos</p><p>revestidos segue o modelo utilizado pela AWS (Figura 4). De acordo com esse sistema,</p><p>a classificação do eletrodo para carbono e aços de baixa liga utiliza o prefixo “E” e um</p><p>número com quatro ou cinco dígitos. Os dois primeiros dígitos (ou três, para um número</p><p>de cinco dígitos) indicam o limite de resistência mínima à tração em milhares de libras por</p><p>polegada quadrada que o metal deve ter quando depositado no cordão de solda. O próximo</p><p>dígito indica a posição de soldagem, sendo: 1 para todas as posições (plana, horizontal,</p><p>vertical, sobre cabeça), 2 para as posições plana e horizontal e 4 para as posições plana,</p><p>horizontal e vertical descendente. Os dois últimos dígitos indicam o tipo de corrente a ser</p><p>usado e o tipo de revestimento do eletrodo (MACHADO, 1996; MARQUES; MODENESI e</p><p>BRACARENSE, 2009).</p><p>FIGURA 04 – SISTEMA DE NOMENCLATURA DE UM ELETRODO REVESTIDO</p><p>Fonte: Adaptada de: Marques, Modenesi e Bracarense (2009).</p><p>58UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>Por exemplo, um eletrodo classificado como E 6012 tem o revestimento do tipo</p><p>rutílico, com limite de resistência mínimo a tração do material depositado igual a 60.000 psi</p><p>e é indicado para a soldagem em todas as posições.</p><p>A respeito da aplicação, o processo é indicado para a soldagem da maioria das</p><p>ligas metálicas (aço carbono, aço inoxidável, ferro fundido, alumínio etc.). No entanto, não</p><p>é indicado para ligas com baixo ponto de fusão, devido às altas temperaturas geradas pelo</p><p>arco elétrico, nem para metais muito reativos, como zircônio e titânio, pois não oferece</p><p>proteção o suficiente contra a contaminação dos gases da atmosfera (MACHADO, 1996).</p><p>2.2 Soldagem a OXI-GÁS</p><p>Nesse processo, a fusão do metal-base e, geralmente, a do metal de adição acon-</p><p>tece quando ambos são soldados por meio de aquecimento, com o uso de uma chama</p><p>de gás combustível e oxigênio produzida na ponta de um maçarico (MESSLER JUNIOR,</p><p>1999). A alta temperatura da chama concentrada funde o metal-base e o metal de adição,</p><p>unindo-os (Figura 5).</p><p>FIGURA 05 – SOLDAGEM OXI-GÁS</p><p>Fonte: Viktor Chursin/Shutterstock</p><p>59UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>Os processos de soldagem a gás têm aplicação muito restrita, mesmo sendo um</p><p>método de baixo custo em comparação a outros processos de soldagem. Nesse processo,</p><p>a velocidade de soldagem é muito baixa, e a maior utilização se dá em pequenas oficinas</p><p>mecânicas de manutenção e de recuperação de peças (MESSLER JUNIOR, 1999).</p><p>2.3 TIG</p><p>O processo de soldagem TIG (tungsten inert gas, ou soldagem a arco gás tun-</p><p>gstênio) é o mais complexo e o que mais necessita de um profissional qualificado e com</p><p>grande habilidade. Neste processo, utiliza-se o arco elétrico acionado por um gerador de</p><p>faísca e um eletrodo não consumível à base de tungstênio para unir as peças (Figura 6).</p><p>O tungstênio tem alto ponto de fusão e alta emissão termiônica, e a sua poça de fusão é</p><p>protegida por um fluxo de gás inerte. Ele não se consome no processo, diferentemente</p><p>do que ocorre na soldagem por eletrodo revestido, na qual é formada uma poça de resina</p><p>resultante da fusão do eletrodo no processo (MESSLER JUNIOR, 1999).</p><p>FIGURA 06 – SOLDAGEM TIG</p><p>O grande diferencial do processo TIG é que pode soldar tanto peças de materiais</p><p>ferrosos, como aços carbono e aços inoxidáveis, quanto peças de materiais não ferro-</p><p>sos, como cobre, latão e, principalmente, alumínio, utilizando dois tipos de correntes. Em</p><p>materiais como os aços, é utilizada corrente contínua com polaridade direta, aquecendo</p><p>menos o eletrodo, se comparada com a polaridade inversa; para os não ferrosos, utiliza-se</p><p>a corrente alternada com polaridade direta, com o uso de um gás de proteção, o hélio.</p><p>Além disso, materiais como o alumínio e suas ligas também podem ser soldados utilizando</p><p>corrente contínua (WAINER; BRANDI e MELLO, 1992).</p><p>60UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>A grande vantagem desse processo é que pode ser automatizado, possibilitando</p><p>excelente qualidade ao processo. A automatização melhora o acabamento do cordão de</p><p>solda e gera menor aquecimento da união soldada, sem comprometer a microestrutura</p><p>dos metais e aumentando, dessa forma, a sua resistência. Porém, esse processo é</p><p>inadequado para soldagem em chapas de maiores bitolas, ou seja, materiais com mais</p><p>de 6 mm de espessura (WAINER; BRANDI e MELLO, 1992).</p><p>A soldagem TIG é utilizada em soldas de recuperação em peças de alumínio, como</p><p>blocos, carters, cabeçotes e rodas de liga leve. Tem também grande aplicação em diversas</p><p>peças de aço inox, como tanques e equipamentos industriais para as indústrias de alimen-</p><p>tos, farmacêutica, médica e química (MESSLER JUNIOR, 1999).</p><p>2.4 Soldagem MIG/MAG</p><p>O processo de soldagem MAG (metal active gas, soldagem a arco gás ativo) é</p><p>utilizado apenas na soldagem de materiais ferrosos, enquanto o processo MIG (metal inert</p><p>gas, soldagem a arco gás inerte) pode ser utilizado tanto na soldagem de ferrosos quanto</p><p>de não ferrosos (Figura 7). Nesses processos, o eletrodo é substituído pelo arame de solda-</p><p>gem. Esse arame, de alumínio ou liga de alumínio, é alimentado continuamente pela tocha</p><p>e é soldado juntamente com o metal-base por meio do arco elétrico gerado por corrente</p><p>contínua. O ambiente da poça de fusão é protegido pelos gases, inertes (MIG) ou ativos</p><p>(MAG), específicos para esse processo, sendo eles o CO2, o argônio ou uma mistura deles,</p><p>dependendo da aplicação (WEMAN, 2012).</p><p>FIGURA 07 – SOLDAGEM MIG</p><p>61UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>Esses processos podem ser automáticos ou semiautomáticos, facilitando sua</p><p>operação. Dessa forma, a distância entre a ponta do arame e a peça a ser soldada é</p><p>mantida durante todo o processo, diferentemente da soldagem por eletrodo revestido,</p><p>que depende da habilidade do soldador para que essa distância seja mantida. Outra van-</p><p>tagem desses processos automatizados é que podemos regular a velocidade do arame</p><p>e a corrente de maneira proporcional, obtendo uma excelente união permanente, com</p><p>perfeita penetração e ótimo acabamento, e com pouca ou nenhuma formação de escória</p><p>(WEMAN; BRANDI e MELLO, 2012).</p><p>A utilização da soldagem MIG/MAG é recomendada para trabalhos em soldas de</p><p>estruturas metálicas em geral, como bases de máquinas, treliças e bancadas. Também é</p><p>utilizada em calderarias e serralherias, assim como na manutenção e reforma de tanques</p><p>de aço inoxidável e de implementos agrícolas (WEMAN; BRANDI e MELLO, 2012).</p><p>62UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>.</p><p>. . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>63</p><p>3.1 Soldagem em Arco Submerso</p><p>O processo de soldagem por arco submerso (Figura 6) é o método no qual o mate-</p><p>rial é fundido por meio de calor proveniente da corrente elétrica que é transportada entre a</p><p>peça a ser unida e a ponta do arame de soldagem sólido ou tubular, gerando o arco elétrico.</p><p>O diferencial do processo é que esses três elementos (a peça, a ponta do arame e o</p><p>arco elétrico) são completamente cobertos por uma camada de fluxo granular fundido, que</p><p>evita os respingos, as faíscas e as luminosidades prejudiciais aos processos de soldagem</p><p>(MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>FIGURA 06 – PROCESSO DE SOLDAGEM POR ARCO SUBMERSO</p><p>3 PROCESSOS</p><p>DIVERSOS DE</p><p>SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>Esse fluxo granular é denominado fluxo para soldagem de arco submerso e protege</p><p>o metal fundido e a poça de fusão de contaminações atmosféricas, resultando em alta</p><p>penetração, com bom acabamento, e excelente concentração de calor.</p><p>A grande vantagem desse processo é a velocidade de soldagem em comparação</p><p>a outros métodos, além das maiores taxas de deposição e, principalmente, a melhoria</p><p>da segurança em seu ambiente de trabalho. No entanto, esse processo possui algumas</p><p>limitações, como as posições de soldagem restritas em sua utilização (KALPAKJIAN e</p><p>SCHMID, 2009).</p><p>3.1 Soldagem por Resistência Elétrica</p><p>A soldagem por resistência (resistance welding [RW]), ao contrário dos outros pro-</p><p>cessos, utiliza o calor da corrente elétrica em uma resistência (efeito Joule) para realizar a</p><p>formação da solda tanto por fusão como por deformação (MACHADO, 1996).</p><p>Esse processo tem grande aplicação em uniões de chapas finas e vergalhões. Por</p><p>ser um processo simples e rápido, vem sendo bastante utilizado pelas empresas. Porém,</p><p>como fator negativo, peças de formatos complexos e de grande espessura não podem ser</p><p>soldadas por esse método (MACHADO, 1996).</p><p>Podemos perceber que as principais características dos processos de soldagem</p><p>dizem respeito aos diferentes tipos de eletrodos, revestimentos e gases empregados, o que</p><p>torna a soldagem um processo de conformação versátil e apropriado para aplicações nos</p><p>mais variados segmentos, obtendo-se um excelente custo-benefício.</p><p>64UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>65</p><p>Alguns materiais não podem ser soldados; outros, como aços em geral, ferro fun-</p><p>dido, alumínio, cobre, titânio e as suas ligas, podem ser soldados, mas não por todo tipo</p><p>de processo. Os materiais das peças a serem soldadas deverão ter a mesma composição</p><p>química ou ainda ser semelhantes conforme a sua estrutura. Além disso, as peças solda-</p><p>das deverão utilizar um produto de adição igual em termos de características, pois todos</p><p>os materiais se fundem em conjunto na região da solda. O material de adição deverá ter</p><p>uma temperatura de fusão próxima àquela do material da peça a ser soldada, ou um pouco</p><p>abaixo dela; caso contrário, ocorrerá uma deformação plástica. A partir das características</p><p>e da aplicação dos materiais a serem soldados e do material de adição, é definido qual é o</p><p>melhor processo a ser utilizado (ALEXANDER e SADIKU, 2013).</p><p>Por exemplo, a soldagem por resistência é muito utilizada na indústria branca (re-</p><p>frigeradores, fogões, micro-ondas, etc.), e o processo MIG/MAG, na indústria automotiva</p><p>robotizada; já o processo TIG é utilizado em aeronaves e seus derivados; o arco submerso,</p><p>por sua vez, é utilizado principalmente na indústria naval, e o eletrodo revestido é emprega-</p><p>do para diversos tipos de soldagem em geral (ALEXANDER e SADIKU, 2013).</p><p>4 DETERMINAÇÃO</p><p>DO PROCESSO</p><p>DE SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>4.1 Aços em geral</p><p>O aço é um dos materiais mais empregados na soldagem e pode ser utilizado</p><p>na maioria dos processos, dependendo de sua espessura (Figura 13). Os aços de baixo</p><p>carbono, baixa liga, média liga, alta liga e aço inoxidável de pouca espessura podem ser</p><p>soldados pelos processos de oxi-gás, eletrodo revestido, MIG/MAG, TIG, arco submerso e</p><p>soldagem por resistência elétrica. Já os aços de maiores espessuras podem ser soldados</p><p>pelos processos de oxi-gás, eletrodo revestido, MIG/MAG e soldagem por arco submerso</p><p>(MESSLER JUNIOR, 1999).</p><p>4.2 Ferro fundido</p><p>Assim como o aço, o ferro fundido é muito utilizado nos processos de soldagem,</p><p>principalmente em reformas e manutenções de máquinas, equipamentos, blocos, colunas,</p><p>carcaças e peças fundidas em geral (Figura 14). Ferros fundidos cinzentos, nodulares</p><p>e vermiculares de pouca espessura somente são soldados pelos processos de eletrodo</p><p>revestido. Já os ferros fundidos em geral, de maiores espessuras, podem ser soldados</p><p>pelos processos de oxi-gás, eletrodo revestido, MIG/MAG e soldagem por arco submerso</p><p>(WAINER; BRANDI e MELLO, 1992).</p><p>4.3 Alumínio e suas ligas</p><p>Esse é o material não ferroso mais utilizado em soldagens, principalmente em</p><p>processos em que é exigido melhor acabamento, menor peso e maior resistência à cor-</p><p>rosão (Figura 15). As soldagens que envolvem estruturas de alumínio são realizadas em</p><p>máquinas, dispositivos industriais, tubulações, perfilados e peças da indústria automotiva,</p><p>soldadas pelos processos de oxi-gás, TIG, MIG/MAG e soldagem por resistência elétrica.</p><p>Já os alumínios e as suas ligas em geral, de maiores espessuras, podem ser soldados pelo</p><p>processo TIG e MIG/MAG.</p><p>4.4 Cobre e suas ligas</p><p>Outro material que pode ser soldado, porém com processos específicos de solda-</p><p>gem, é o cobre e suas ligas (Figura 16). É empregado principalmente o processo TIG para a</p><p>soldagem de materiais de cobre de pouca espessura, como tubulações para ar-condiciona-</p><p>do e refrigeradores; em espessuras maiores que 6 mm, é empregado somente o processo</p><p>MIG/MAG. Essa soldagem é utilizada principalmente em tubulações de cobre e suas ligas</p><p>para a indústria de refrigeração (MACHADO, 1996).</p><p>66UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>4.5 Titânio e suas ligas</p><p>Assim como o cobre, outro material que pode ser soldado apenas por processos</p><p>específicos de soldagem é o titânio e suas ligas. Esse material pode ser soldado pelos</p><p>processos de oxi-gás, MIG/MAG e TIG, para pequenas e médias espessuras, de até 19</p><p>mm; no caso de espessuras finas, utiliza-se também a soldagem por resistência elétrica.</p><p>Sua aplicação é em reparos de peças de liga de titânio e tubulações de alta resistência</p><p>mecânica e térmica (MACHADO, 1996).</p><p>O Quadro 1 apresenta de forma resumida cada material e seu respectivo processo</p><p>de soldagem considerando espessuras finas e grossas.</p><p>QUADRO 01 – PROCESSOS DE SOLDAGEM EMPREGADOS EM CHAPAS FINAS E GROSSAS</p><p>ESPESSURA ATÉ 6MM - CHAPAS FINAS</p><p>PROCESSOS DE SOLDAGEM</p><p>MATERIAIS ELETRODO</p><p>REVESTIDO TIG MIG/</p><p>MAG</p><p>ARCO</p><p>SUBMERSO RESISTÊNCIA OXI-</p><p>-GÁS</p><p>Aço carbono Sim Sim Sim Sim Sim Sim</p><p>Aço inoxidável Sim Sim Sim Sim Sim Não</p><p>Ferro fundido Sim Não Não Não Não Sim</p><p>Alumínio e suas li-</p><p>gas Não Sim Sim Não Sim Sim</p><p>Cobre e suas ligas Não Sim Sim Não Não Não</p><p>Níquel e suas ligas Sim Sim Sim Não Sim Sim</p><p>Titânio e suas ligas Sim Sim Sim Não Não Sim</p><p>ESPESSURA ATÉ 6MM - CHAPAS GROSSAS</p><p>PROCESSOS DE SOLDAGEM</p><p>MATERIAIS ELETRODO</p><p>REVESTIDO TIG MIG/</p><p>MAG</p><p>ARCO</p><p>SUBMERSO RESISTÊNCIA OXI-</p><p>-GÁS</p><p>Aço carbono Sim Não Sim Sim Sim Sim</p><p>Aço inoxidável Sim Não Sim Sim Sim Não</p><p>Ferro fundido Sim Não Sim Sim Não Sim</p><p>Alumínio e</p><p>suas ligas Não Sim Sim Não Sim Não</p><p>Cobre e suas ligas Não Não Sim Não Não Não</p><p>Níquel e suas ligas Sim Não Sim Sim Sim Não</p><p>Titânio e suas ligas Não Sim Sim Não Não Não</p><p>Fonte: Adaptado de: Machado (1996).</p><p>67UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>68UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>A Figura abaixo ilustra os principais tipos de juntas soldadas. As juntas de topo são formadas pela soldagem</p><p>das superfícies externas ou cantos dos membros. Nessa mesma figura também são apresentadas as diver-</p><p>sas maneiras de se preparar as extremidades para a soldagem:</p><p>Em (a) utilizou-se um tipo de flange, para metais de até 3 mm de espessura; a altura da flange deverá ser o</p><p>dobro da espessura do metal;</p><p>A junta (b) é chamada reta e não foi submetida a qualquer preparo especial das extremidades; juntas desse</p><p>tipo são convenientes para espessuras de 3 a 8 mm;</p><p>A junta (c), com forma simples em V, aplica-se a espessuras de 14 a 16 mm;</p><p>A junta (d) tem V duplo e é recomendada para espessuras superiores a 16 mm;</p><p>As juntas em U (e) e (f) são recomendadas para espessuras superiores a 20 mm.</p><p>Fonte: Chiaverini (1986, p. 162).</p><p>As juntas sobrepostas correspondem à soldagem em ângulo; os dois membros</p><p>que estão sendo soldados (g) se sobrepõem em uma quantidade equivalente a três a cinco</p><p>vezes sua espessura. Por outro lado, em (h) e (i) são indicadas as juntas de canto, com ou</p><p>sem preparo das extremidades (CHIAVERINI, 1986).</p><p>Finalmente, as juntas em T são produzidas pela soldagem de um elemento no outro</p><p>a um ângulo de 90°, e estão representadas por (j), (k) e (l) na Figura 1. Somente estruturas</p><p>sujeitas a cargas estáticas baixas podem ser soldadas sem chanfrar as extremidades. As</p><p>juntas de chanfros simples são empregadas para elementos estruturais críticos, em que os</p><p>membros apresentam uma espessura de 10 a 20 mm; as chanfradas duplas são utilizadas</p><p>para espessuras maiores (CHIAVERINI, 1986).</p><p>“Para realizar coisas grandes, comece pelo pequeno.”</p><p>Autor desconhecido.</p><p>69UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>70</p><p>Chegamos ao fim de mais um livro da nossa disciplina de Usinagem e Soldagem.</p><p>Nesta apostila, no primeiro tópico, foi realizado uma introdução à usinagem onde foi definido</p><p>o processo, apresentado sua aplicabilidade, citado seus materiais necessários e descrito os</p><p>diferentes processos de soldagem destacando os processos de soldagem a arco elétrico, a</p><p>chama oxiacetilênica e a resistência elétrica.</p><p>Na sequência, no tópico II, nós estudamos com maior profundidade os pro-</p><p>cessos de soldagem por eletrodo revestido, soldagem oxi-gás, TIG, MIG e MAG.</p><p>Para cada um dos processos citados foi apresentado suas aplicabilidades bem como</p><p>particularidades do processo.</p><p>No tópico III da apostila, intitulados “processos diversos de soldagem” foi destacado</p><p>os processos de soldagem a arco submerso e soldagem por resistência elétrica.</p><p>Por fim, no tópico IV, nós estudamos a influência dos diferentes materiais na deter-</p><p>minação do processo de soldagem, neste momento fizemos uma relação entre materiais</p><p>como: ferro fundido, aço inoxidável, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas entre outros,</p><p>apresentando suas possibilidades eficazes de técnicas de soldagem.</p><p>CONSIDERAÇÕES FINAIS</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>71</p><p>Como sugestão para leitura complementar, acesse o link a seguir:</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=UsKSMnpjtbY</p><p>O link sugerido te direciona para um minidocumentário onde será apresentado de</p><p>forma bastante didática a evolução da soldagem do início aos dias atuais. O vídeo abor-</p><p>dará diferentes técnicas de soldagem, seus criadores e equipamentos necessários para a</p><p>execução de cada técnica.</p><p>Fonte: ACADEMIA DA SOLDAGEM. A História da Soldagem. Disponível em:</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=UsKSMnpjtbY. Acesso em: 18 jun. 2022.</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=UsKSMnpjtbY</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=UsKSMnpjtbY</p><p>72</p><p>LIVRO</p><p>Título: Soldagem MIG/MAG</p><p>Autor: Américo Scotti.</p><p>Editora: Artliber.</p><p>Sinopse: O livro Soldagem MIG/MAG - melhor entendimento,</p><p>melhor desempenho apresenta de forma amplamente ilustrada</p><p>como alcançar o melhor desempenho do processo MIG/MAG</p><p>(com conceitos extensivos a outros processos de soldagem a</p><p>arco). Oferece fundamentos teóricos e vários aspectos práticos</p><p>do dia a dia do profissional da soldagem, como descrição do</p><p>funcionamento de equipamentos/dispositivos e aplicações das</p><p>diferentes versões do processo.</p><p>FILME / VÍDEO</p><p>Título: Robôs</p><p>Ano: 2005.</p><p>Sinopse: Rodney Lataria (Reynaldo Gianecchini) é um robô</p><p>que tem um dom para inventar máquinas, que trabalha com</p><p>seu pai lavando pratos. Sonhando em conhecer seu ídolo, o</p><p>Grande Soldador (José Santa Cruz), Rodney decide partir em</p><p>uma viagem rumo a Robópolis. Porém, ao chegar na cidade, ele</p><p>percebe que sua busca será mais difícil do que imaginava. Logo</p><p>Rodney se torna amigo dos Enferrujados, um grupo de robôs</p><p>de rua que sabe se virar e que acaba por abrigá-lo. Tentando</p><p>encontrar o Grande Soldador e mantendo seu ideal em fazer</p><p>um mundo melhor, ele enfrenta situações que podem pôr em</p><p>risco a própria existência de Robópolis.</p><p>MATERIAL COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 3 PROCESSOS DE SOLDAGEM I</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Plano de Estudos</p><p>• Fenômenos físico-químicos que ocorrem na soldagem;</p><p>• Metalurgia da soldagem;</p><p>• Defeitos da soldagem.</p><p>Objetivos da Aprendizagem</p><p>• Conceituar os fenômenos físicos e químicos</p><p>dos processos de soldagem;</p><p>• Compreender o processo de transmissão de</p><p>calor da soldagem;</p><p>• Apresentar e discutir os possíveis</p><p>defeitos de soldagem.</p><p>4UNIDADEUNIDADE</p><p>PROCESSOS DEPROCESSOS DE</p><p>SOLDAGEM IISOLDAGEM II</p><p>Professor Me. Felipe Delapria Dias dos Santos</p><p>74</p><p>Olá alunos, sejam bem-vindos a nossa última apostila da disciplina de usinagem e</p><p>soldagem. Nesta apostila nós iremos abordar tópicos relacionados a fenômenos físico-quí-</p><p>micos que ocorrem na soldagem, metalurgia da soldagem e defeitos da soldagem.</p><p>Começaremos nossa apostila apresentando os fenômenos físico-químicos envol-</p><p>vidos na soldagem, neste momento, iremos estudar conceitos como: fusão na soldagem,</p><p>arco elétrico, circuito elétrico, tensão elétrica e corrente elétrica.</p><p>Em um segundo momento, nos aprofundaremos em conceitos ligados à metalurgia</p><p>da soldagem, onde entenderemos os pontos importantes relacionados ao ciclo térmico da</p><p>solda e as características mecânicas resultantes do processo de soldagem.</p><p>Para finalizar nossa disciplina e encerrar nossa apostila, o último tópico tratará dos</p><p>defeitos de soldagem, estudaremos defeitos como: distorção, empenamento, desconti-</p><p>nuidades estruturais, escória, inclusão de tungstênio, porosidade, penetração incompleta</p><p>e mordeduras.</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. .</p><p>. . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>O processo de soldagem e as suas diversas formas e técnicas utilizam conheci-</p><p>mentos tecnológicos de ciências como a física, a química e a eletricidade. Dessa forma, os</p><p>profissionais que a praticam ou que a desenvolvem devem sempre buscar técnicas e mate-</p><p>riais atualizados. Para entender de que forma a ciência está relacionada com a soldagem,</p><p>precisamos explorar os fenômenos físico-químicos que ocorrem durante o processo, como</p><p>tensão elétrica, corrente elétrica, condutividade térmica, fusão, solidificação, mudanças de</p><p>microestruturas, entre outros.</p><p>1.1 Fusão na soldagem</p><p>O processo de fusão ocorre por meio da potência e da intensidade de uma fonte</p><p>de elevada energia, gerando enorme rendimento térmico em uma pequena área de contato</p><p>(Figura 1). Em vários processos de soldagem é preciso calcular os parâmetros de fusão.</p><p>75</p><p>1 FENÔMENOS FÍSICO-</p><p>QUÍMICOS QUE OCORREM</p><p>NA SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>FIGURA 01 - CORDÃO DE SOLDA</p><p>1.2 Arco elétrico</p><p>O arco elétrico é a fonte térmica mais empregada nas indústrias que realizam a</p><p>união permanente por meio da soldagem. É empregado também na recuperação e manu-</p><p>tenção de inúmeras peças danificadas ou desgastadas. Por meio do arco elétrico soldamos</p><p>diversos materiais, como o aço carbono, os aços-liga, os aços inoxidáveis e os ferros fundi-</p><p>dos, além de metais não ferrosos, como o alumínio, o cobre, o níquel, o titânio e suas ligas.</p><p>Mas o que vem a ser o fenômeno do arco elétrico, ou arco voltaico? O arco é</p><p>formado pela passagem de uma corrente elétrica através de um gás, transformando ener-</p><p>gia elétrica em calor, ou ainda pelo contínuo suprimento de energia elétrica concentrada,</p><p>adequada para a fusão dos metais a serem soldados (Figura 9). Essa energia é controlada</p><p>por máquinas e equipamentos, conforme o processo a ser executado, e depende de vários</p><p>fatores físicos, como tensão, corrente, potência, rendimento térmico, condição operacional,</p><p>aplicação e material a ser soldado, conforme veremos a seguir.</p><p>1.3 Circuito elétrico</p><p>Circuito elétrico é o conjunto de dispositivos formado por condutores, resistores,</p><p>capacitores, microcontroladores ou indutores, ligados eletricamente entre si, e que possui</p><p>pelo menos um caminho ao longo das ligações e componentes por onde possa circular a</p><p>corrente elétrica. Os chamados elétrons livres assumem um movimento ordenado quando</p><p>energizados por um determinado valor de tensão. Para ativar os circuitos elétricos, deverão</p><p>ocorrer no mínimo três fenômenos: a tensão, a corrente e a resistência (ALEXANDER e</p><p>SADIKU, 2013).</p><p>76UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>1.4 Tensão elétrica</p><p>Também conhecida como diferença de potencial (ddp), é o trabalho necessário</p><p>para levar de um ponto a outro, no espaço ou num circuito elétrico, uma unidade de carga</p><p>elétrica. É a força que impulsiona os elétrons em determinados sistemas, procurando expe-</p><p>li-los ou absorvê-los, buscando o equilíbrio das cargas elétricas na matéria ou a geração de</p><p>trabalho (movimento, calor, luz, etc.). Esse processo pode ser de origem física ou química.</p><p>A Figura 2 mostra os reguladores de tensão e corrente de uma máquina de soldagem.</p><p>● Símbolo da tensão elétrica: U ou E;</p><p>● Unidade de medida: Volt (V).</p><p>FIGURA 02 - REGULADOR DE TENSÃO E CORRENTE DE UMA MÁQUINA DE SOLDAGEM</p><p>1.4 Corrente elétrica</p><p>É a intensidade do fluxo ordenado de partículas de carga elétrica por meio de um</p><p>condutor. Para isso acontecer, deve haver uma diferença de potencial. Portanto, a corrente</p><p>elétrica consiste no movimento ordenado dos elétrons em um condutor elétrico por meio da</p><p>tensão. Existem dois tipos de corrente: a contínua e a alternada. A corrente contínua (DC)</p><p>é uma corrente elétrica que flui sempre no mesmo sentido e, normalmente, com a mesma</p><p>força. Ela é muito importante para a soldagem, já que para determinados processos de</p><p>soldagem a arco elétrico, somente a corrente contínua pode ser utilizada. Por sua vez,</p><p>a corrente alternada (AC) é uma corrente elétrica que alterna permanentemente a sua</p><p>direção e força: a sua direção muda 120 vezes por segundo, o que significa 60 períodos</p><p>(ou ciclos) por segundo, chamados tecnicamente de 60 Hz (Hertz). A Figura 3 mostra uma</p><p>máquina de soldagem de corrente alternada (AC) e corrente contínua (DC).</p><p>77UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>● Símbolo da corrente elétrica: I;</p><p>● Unidade de medida: ampere (A).</p><p>FIGURA 03 - MÁQUINA DE SOLDAGEM DE CORRENTE ALTERNADA (AC)</p><p>E CORRENTE CONTÍNUA (DC)</p><p>78UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>O conhecimento da metalurgia de soldagem e útil desde o início da soldagem, em</p><p>que ocorrem os primeiros problemas de oxidação e captação de nitrogênio, até a operação</p><p>final, na qual a microestrutura e as propriedades mecânicas resultantes podem depender</p><p>da taxa de resfriamento de uma alta temperatura. No geral, todo processo de soldagem tem</p><p>um ciclo térmico que pode ser representado pela curva característica ilustrada na Figura 4:</p><p>FIGURA 04 - DESENHO ESQUEMÁTICO DE UM CICLO TÉRMICO DE UMA JUNTA SOLDADA</p><p>Fonte: Adaptada de: Marques, Modenesi e Bracarense (2009).</p><p>79</p><p>2 METALURGIA</p><p>DA SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>A temperatura máxima atingida no interior do centro da poca de fusão é chamada</p><p>de temperatura de pico (Tp). Já a temperatura mínima necessária para que ocorra uma</p><p>alteração na microestrutura ou na propriedade do metal base é chamada de temperatura</p><p>crítica (TC). O intervalo de tempo ao qual o metal base é submetido a uma temperatura</p><p>acima de TC é chamado de temperatura de permanência (tc). O ciclo térmico de uma</p><p>solda permite determinar a velocidade de resfriamento durante o processo de soldagem,</p><p>que é de suma importância, uma vez que, quando os metais são resfriados, os produtos</p><p>de transformação dependem fortemente das condições de resfriamento. A velocidade</p><p>de resfriamento pode ser determinada pelo tempo necessário (t2 – t1) para a solda se</p><p>resfriar de uma temperatura T1 até uma temperatura T2 (MARQUES; MODENESI e BRA-</p><p>CARENSE, 2009).</p><p>A poca de fusão é o local em que o metal de adição é misturado ao metal de</p><p>base fundido. Dessa forma, a composição química final da zona fundida está relacionada</p><p>ao percentual de diluição entre os dois e pode ser calculada por meio das medidas em</p><p>macrografias, tais como:</p><p>O grau de diluição é de extrema importância quando estamos soldando metais não</p><p>similares, devido a formação de uma região com composição química desconhecida.</p><p>FIGURA 05 - REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DAS ÁREAS DE DILUIÇÃO</p><p>PARA OS CASOS DE UMA JUNTA EM I E UMA JUNTA EM V /</p><p>Fonte: Adaptada de: Marques, Modenesi e Bracarense (2009).</p><p>80UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>De acordo com Marques, Modenesi e Bracarense (2009), em uma junta soldada,</p><p>três</p><p>zonas diferentes podem ser identificadas: (i) metal base, (ii) zona termicamente afetada</p><p>(ZTA) e (iii) zona fundida (poca de fusão). Elas podem ser visualizadas na figura a seguir:</p><p>FIGURA 06 - REPRESENTAÇÃO DAS ZONAS EXISTENTES EM UMA JUNTA SOLDADA</p><p>Fonte: Adaptada de: Marques, Modenesi e Bracarense (2009).</p><p>A microestrutura e as propriedades das zonas (ii) e (iii) são altamente dependentes</p><p>do tipo de metal base, do processo de soldagem empregado, dos metais de adição utili-</p><p>zados (se houver) e das variáveis do processo de soldagem. A junta produzida sem metal</p><p>de adição é chamada de autógena e a sua zona de soldagem é formada pelo metal base</p><p>solidificado. A junta feita com um metal de adição tem uma área central chamada “metal de</p><p>solda” e é basicamente uma mistura do metal de base e do metal de adição (KALPAKJIAN</p><p>e SCHMID, 2009). A Figura 7 apresenta uma macrografia de uma junta soldada:</p><p>FIGURA 07 - MACROGRAFIA DE UMA JUNTA EM ÂNGULO SOLDADA</p><p>81UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>Durante o processo de soldagem, depois de aplicar calor e introduzir o metal de</p><p>adição (se houver) na zona fundida, a junta soldada exige o seu resfriamento até a tempe-</p><p>ratura ambiente. Posteriormente, o processo de solidificação é semelhante ao da fundição</p><p>e tem início com a formação de grãos colunares (dendríticos). Esses grãos são relativa-</p><p>mente longos e se formam paralelamente ao fluxo de calor. Pelo fato de que os metais</p><p>são melhores condutores de calor do que o ar circundante, os grãos se formam de forma</p><p>paralela ao plano dos dois componentes que estão sendo soldados (visualizável na Figura</p><p>8 (a)). Portanto, os grãos nucleiam e crescem a partir do metal base (na fronteira entre a</p><p>ZF e a ZTA), o que garante uma continuidade metalúrgica entre a zona fundida e a ZTA. No</p><p>caso de uma junta soldada com baixa penetração, a Figura 8 (b) mostra a orientação do</p><p>grão (MESSLER JUNIOR, 1999).</p><p>FIGURA 08 - ESTRUTURA DE GRÃOS EM UMA SOLDA DE ALTA PENETRAÇÃO (A)</p><p>E DE BAIXA PENETRAÇÃO (B)</p><p>Fonte: Adaptada de: Kalpakjian e Schmid (2009).</p><p>A estrutura e o tamanho do grão dependem do tipo de liga do metal base, do</p><p>processo de soldagem usado e do tipo de metal de adição. Por ter início no estado fun-</p><p>dido, o metal de solda, basicamente, tem uma estrutura fundida e, pelo fato de esfriar</p><p>lentamente, apresenta grãos grosseiros. Consequentemente, essa estrutura tende a ter</p><p>baixa resistência, tenacidade e ductilidade. Todavia, a seleção adequada da composição</p><p>do metal de adição ou dos tratamentos térmicos pós-soldagem pode melhorar as proprie-</p><p>dades mecânicas da junta.</p><p>Sendo assim, o método utilizado para aplicar calor em um processo de soldagem</p><p>pode afetar significativamente as propriedades da junta. Um dos fenômenos que ocorre na</p><p>região da junta soldada, influencia significativamente nas propriedades mecânicas de uma</p><p>solda e pode fazer com que as propriedades do metal base não se reproduzam na junta e</p><p>82UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>a chamada “zona termicamente afetada pelo calor”, também conhecida pela sigla ZTA. A</p><p>ZTA é gerada pelo gradiente térmico necessário para fundir os metais. Na interface entre a</p><p>zona de fusão e o metal base, o metal atinge uma temperatura elevada, ao mesmo tempo</p><p>em que, nas áreas distantes da junção, o metal praticamente não sofre alteração de tem-</p><p>peratura. Esse aquecimento não é uniforme e pode gerar problemas de tensão residual na</p><p>área próxima ao cordão de solda, afetando a resistência estrutural da junta. O efeito mais</p><p>severo da ZTA é a mudança na microestrutura e, consequentemente, nas propriedades do</p><p>metal. A Figura 6 apresenta um exemplo do tipo de microestrutura que pode se formar na</p><p>ZTA quando uma placa de aço baixo carbono é soldada.</p><p>FIGURA 09 - ILUSTRAÇÃO ESQUEMÁTICA DE COMO O CALOR DA</p><p>SOLDA AFETA O METAL BASE EM UM AÇO BAIXO CARBONO</p><p>Fonte: Adaptada de: Weman (2012).</p><p>Basicamente, três regiões distintas podem ser identificadas na ZTA. A primeira</p><p>região é a poca de metal líquido que se forma quando o calor é aplicado nas peças. Essa</p><p>poca se solidifica e forma grãos alongados que seguem a direção do gradiente térmico na</p><p>peça. A segunda região é intermediária e sempre permanece em um estado sólido durante</p><p>todo o processo, mas é aquecida até altas temperaturas e, depois, esfria a uma velocidade</p><p>moderada, porque a diferença de temperatura com o metal próximo é relativamente peque-</p><p>na. Assim como pode ser visto no diagrama ferro-carbono da Figura 6, a temperatura dessa</p><p>zona intermediária está na região do diagrama em que há a formação de austenita (γ). A</p><p>microestrutura original do aço (provavelmente, ferrita mais perlita, se nenhum tratamento</p><p>térmico for aplicado) muda para austenita e, como o resfriamento e moderado, os grãos</p><p>formados tendem a ser relativamente grandes (KALPAKJIAN e SCHMID, 2009).</p><p>83UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>A terceira região também está na faixa de formação de austenita, porém o seu</p><p>resfriamento é relativamente rápido, principalmente devido ao fato de estar em contato</p><p>com um grande volume de metal a uma temperatura mais baixa. Em consequência desse</p><p>resfriamento rápido, os grãos formados serão menores do que aqueles formados na re-</p><p>gião intermediária. Já a parte do metal que está mais distante da região da junta soldada</p><p>e, durante o processo, mantém uma temperatura inferior à 727 °C não sofre alterações</p><p>metalúrgicas significativas e, portanto, não é considerada parte da ZTA.</p><p>Geralmente, o tamanho dos grãos formados durante o processo de soldagem é</p><p>preservado a uma temperatura ambiente. Isso significa que as propriedades mecânicas da</p><p>área próxima à junta não serão uniformes. Por exemplo, sabemos que grãos grandes pro-</p><p>duzem baixa dureza e que grãos pequenos fornecem maior dureza a um metal. Lembre-se</p><p>de que a dureza é diretamente proporcional à tensão final e é inversamente proporcional à</p><p>ductilidade. Portanto, a zona com grãos grandes terá baixa resistência à tração e alta duc-</p><p>tilidade, enquanto a zona com grãos pequenos terá alta resistência à tração e, ao mesmo</p><p>tempo, alta fragilidade (KALPAKJIAN e SCHMID, 2009).</p><p>Contudo, a seleção adequada da composição do metal de adição ou dos tra-</p><p>tamentos térmicos pré e pós-soldagem pode melhorar as propriedades mecânicas da</p><p>junta. Por exemplo, as taxas de resfriamento podem ser controladas e reduzidas pelo</p><p>pré-aquecimento da área próxima à região da junta soldada antes da soldagem. O pré-</p><p>-aquecimento é importante especialmente para metais com alta condutividade térmica,</p><p>como o alumínio e o cobre. Sem pré-aquecimento, o calor produzido durante a soldagem</p><p>é rapidamente dissipado.</p><p>84UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>Assim como em todo o processo de fabricação mecânica, a soldagem também está</p><p>sujeita a defeitos durante a sua execução. Para evitar esse tipo de ocorrência, é necessário</p><p>ter o controle de qualidade da mesma forma como em qualquer outro processo de fabricação.</p><p>Durante o processo de soldagem, não se espera apenas que haja a união dos</p><p>metais, mas que essa união seja realizada da melhor maneira possível, de forma que os</p><p>cordões de solda não apresentem descontinuidades e defeitos. O trabalho dos profissionais</p><p>de soldagem é o de, portanto, garantir juntas de solda de qualidade. Para isso, é necessário</p><p>saber diferenciar um defeito de uma descontinuidade.</p><p>O defeito é uma espécie de interrupção que pode ocorrer no metal de solda e</p><p>exige reparo, ou seja, um defeito pode ocasionar um acidente ou quebra do metal de</p><p>solda. Defeitos não são aceitáveis em soldagem. Já as descontinuidades se relacio-</p><p>nam com uma alteração ou descontinuidade da estrutura típica de uma solda ou sol-</p><p>dagem. Isso significa que a solda necessita de uniformidade em suas características</p><p>mecânicas, metalúrgicas ou físicas.</p><p>Uma descontinuidade não é obrigatoriamente um defeito, a menos que não atenda</p><p>às especificações ou aos padrões mínimos de aceitação. Para determinar se uma descon-</p><p>tinuidade é um defeito, deve haver alguma especificação que define os limites aceitáveis</p><p>da descontinuidade. Quando o seu tamanho ou concentração ultrapassa esses limites, é</p><p>considerado um defeito.</p><p>85</p><p>3 DEFEITOS DA</p><p>SOLDAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>As descontinuidades em solda podem ser divididas em três categorias: descon-</p><p>tinuidades dimensionais, descontinuidades estruturais e propriedades inadequadas. As</p><p>descontinuidades dimensionais incluem as inconformidades no perfil e as dimensões</p><p>corretas da solda e distorções. As dimensões da solda são projetadas de modo a atender</p><p>a certos requisitos, tais como a resistência mecânica ao impacto. Um tipo comum de erro</p><p>dimensional é o reforço excessivo na face da solda, em que uma quantidade de metal de</p><p>adição acima do necessário é depositada. Essa atitude resulta em um contorno altamente</p><p>convexo ao lado da junta onde a soldagem é feita. O reforço excessivo não é apenas um</p><p>desperdício, mas diminui a resistência de trabalho da junta, devido à elevada concentração</p><p>de tensões na margem da solda.</p><p>Dessa forma, as dimensões fora do especificado se configuram defeitos de sol-</p><p>dagem, tendo em vista que não atendem às especificações do cliente. Além do mais, as</p><p>soldas com dimensões incorretas podem ser determinadas visualmente, com o auxílio de</p><p>medidores (MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>A distorção e o empenamento (distorção angular) são causados pela expan-</p><p>são e pela contração não uniforme da solda e do metal de base durante o processo de</p><p>aquecimento e resfriamento da soldagem. A Figura 8 a seguir apresenta os principais tipos</p><p>de distorção. Algumas possíveis causas para o surgimento desses tipos de descontinui-</p><p>dades dimensionais são a seleção incorreta do tipo de chanfro, a soldagem em excesso e</p><p>a movimentação das peças durante a execução da solda. Essa descontinuidade pode ser</p><p>reduzida por meio da diminuição do aporte de calor e de metal depositado. Além disso, é</p><p>importante a fixação das peças que estão sendo soldadas e uma correta escolha do tipo</p><p>de chanfro a ser utilizado (MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>FIGURA 10 - DISTORÇÃO NA SOLDAGEM.</p><p>Fonte: La Porta Neto et al. (2017).</p><p>86UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>As descontinuidades estruturais também são conhecidas como inconsistências</p><p>internas, as quais incluem: as trincas, a porosidade, as mordeduras, as inclusões de</p><p>escória, as inclusões de tungstênio, a fusão incompleta e a penetração inadequada</p><p>da junta. Nos processos que utilizam eletrodo revestido, a escória cumpre uma função</p><p>protetora, dado que evita que o metal líquido entre em contato com o meio ambiente. A</p><p>escória é gerada pelo revestimento do eletrodo, que, com o calor do arco, transforma-se</p><p>em um líquido menos denso que o metal. Pelo fato de que esse líquido flutua para a</p><p>superfície, seus componentes químicos removem óxidos e sais da poça de fusão por</p><p>meio de reações químicas.</p><p>Quando a escória fica presa dentro do furo e não flutua na superfície, gera inclu-</p><p>sões que degradam a resistência mecânica da junta. Esse tipo de defeito é conhecido como</p><p>inclusão de escória (Figura 9).</p><p>FIGURA 11 - INCLUSÃO DE ESCÓRIA.</p><p>Fonte: Jacob (2017).</p><p>Dentre os diferentes motivos causadores de inclusões de escória, estão:</p><p>1. A remoção incompleta de escória entre passes: esse problema ocorre quando</p><p>é necessário depositar vários cordões de solda para formar a junta. Se a escória do pri-</p><p>meiro cordão não for removida adequadamente, a escória ficará retida entre os cordões</p><p>subsequentes.</p><p>2. A distância entre as peças a serem soldadas é muito grande: nesse caso, um</p><p>cordão muito largo deve ser confeccionado, o que permite que a escória se solidifique nas</p><p>bordas do cordão.</p><p>87UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>http://calculistadeaco.com.br/6-defeitos-comuns-em-soldas-de-eletrodo-revestido-e-como-evita-las/</p><p>3. Movimento irregular do eletrodo: quando o movimento do eletrodo é uniforme,</p><p>o arco fornece calor por tempo suficiente para permitir que a escória flutua e se solidifique</p><p>na superfície. Todavia, se o eletrodo se mover de forma irregular, certas áreas do cordão</p><p>podem não ser aquecidas por tempo suficiente e o metal do poço pode se solidificar</p><p>antes que a escória atinja a superfície. Além disso, se o eletrodo for movido para trás na</p><p>fabricação do cordão, ele depositará metal na escória já solidificada. Por esse motivo, o</p><p>movimento do eletrodo deve ser uniforme e sempre para a frente (MARQUES; MODENE-</p><p>SI e BRACARENSE, 2009).</p><p>Outro tipo de inclusão que pode ser proveniente de um processo de soldagem</p><p>é a inclusão de tungstênio. Ela só ocorre nos processos TIG e é resultado do contato</p><p>entre a ponta do eletrodo e o metal base ou a poça de fusão. Esse contato pode ocorrer</p><p>especialmente no momento de abertura do arco, quando essa ação não é feita por meio de</p><p>um ignitor de alta frequência (MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>Outro tipo de descontinuidade bastante frequente em juntas soldadas é a porosida-</p><p>de. A porosidade (Figura 10) diz respeito a pequenos orifícios ou bolhas que permanecem</p><p>dentro do cordão de solda quando ele se solidifica.</p><p>FIGURA 12 - POROSIDADE</p><p>Fonte: Jacob (2017).</p><p>88UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>http://calculistadeaco.com.br/6-defeitos-comuns-em-soldas-de-eletrodo-revestido-e-como-evita-las/</p><p>A porosidade pode se formar em uma solda devido aos seguintes fatores:</p><p>1. Contaminação da superfície do metal base por óxidos, graxa, umidade ou sujeira.</p><p>2. Presença de hidrogênio, devido ao excesso de umidade no revestimento do</p><p>eletrodo. Os poros causados pela umidade geralmente se desenvolvem nos primeiros 6</p><p>a 13 mm do cordão. Isso ocorre, porque a resistência elétrica do eletrodo faz com que ele</p><p>aqueça durante o processo, o que remove a umidade do revestimento.</p><p>3. Corrente elétrica excessiva. Isso gera calor excessivo, consequência que pode</p><p>vaporizar vários compostos próximos à área da junta, que ficam presos dentro do cordão.</p><p>Além disso, seca excessivamente o gás de proteção, o que facilita o seu aprisionamento</p><p>no metal líquido.</p><p>4. Velocidade de avanço do eletrodo excessiva. Se o eletrodo for movido muito</p><p>rápido, o metal se solidifica antes que os gases que se formam possam escapar para</p><p>a superfície (KALPAKJIAN e SCHMID, 2009; MARQUES; MODENESI e BRACARENSE,</p><p>2009; WEMAN, 2012).</p><p>O perfil de solda é importante, não apenas por seus efeitos sobre a resistência e a</p><p>aparência da solda, mas porque indica uma fusão incompleta ou a presença de inclusões</p><p>de escória em soldas multicamadas. A fusão incompleta (Figura 11) é uma descontinuidade</p><p>bidimensional gerada pela falta de união entre os cordões de solda e o metal base ou</p><p>entre os cordões de solda. Esse tipo de defeito é resultado de parâmetros de soldagem,</p><p>preparação do metal base e desenho da junta soldada inapropriadas.</p><p>FIGURA 13 - FUSÃO INCOMPLETA.</p><p>Fonte: Jacob (2017).</p><p>89UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>http://calculistadeaco.com.br/6-defeitos-comuns-em-soldas-de-eletrodo-revestido-e-como-evita-las/</p><p>Dentre as deficiências que causam a fusão incompleta, é possível destacar o apor-</p><p>te de calor insuficiente de soldagem, a falta de acesso a todas as superfícies de fusão ou</p><p>ambos. Os locais em que há falta de fusão podem provocar o surgimento e a propagação</p><p>de trincas,</p><p>devido à alta concentração de tensões localizadas. Para evitar esse tipo de</p><p>descontinuidade, as melhores práticas são aumentar a temperatura de pré-aquecimento</p><p>do metal base, modificar o desenho da junta e mudar o tipo de eletrodo usado. Além disso,</p><p>nos processos que utilizam gases de proteção (MIG/MAG e TIG), o fornecimento de um</p><p>gás de proteção deve ser aumentado, caso seja observado esse tipo de descontinuidade</p><p>(MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>A penetração incompleta ocorre quando a profundidade da junta de solda é</p><p>insuficiente, isto é, há um preenchimento incompleto da raiz da solda (Figura 12). O surgi-</p><p>mento dessa descontinuidade tem muitas causas comuns, tais como a falta de penetração,</p><p>corrente de soldagem insuficiente e velocidade de soldagem muito alta. Além disso, uma</p><p>junta mal projetada e um eletrodo com diâmetro muito grande ou manipulado de forma</p><p>incorreta também são causadores desse tipo de descontinuidade (MARQUES; MODENESI</p><p>e BRACARENSE, 2009).</p><p>FIGURA 14 - MACROGRAFIA DE UMA JUNTA EM ÂNGULO</p><p>SOLDADA COM FALTA DE PENETRAÇÃO NA RAIZ</p><p>As chamadas mordeduras podem ser visualizadas na margem entre o cordão de</p><p>solda e o metal base como uma espécie de concavidade. Ela ocorre em consequência da</p><p>fusão do metal base nesse local, sem que ocorra o preenchimento da área com metal de</p><p>adição (MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>90UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>FIGURA 15 - MORDEDURA EM UMA JUNTA SOLDADA</p><p>Fonte: Adaptada de: Weman (2012).</p><p>Dentre todas as descontinuidades mencionadas, uma das mais importantes é a</p><p>tendência à formação de trincas. As trincas (Figura 14) são descontinuidades produzidas</p><p>por uma ruptura localizada na solda ou no metal base, pois, nesse ponto, as tensões locais</p><p>que ocorrem são maiores que a carga de ruptura do material. Elas podem ser classificadas</p><p>em trincas a quente, que ocorrem em altas temperaturas durante a solidificação, ou em</p><p>trincas a frio, que ocorrem após o término da solidificação. Basicamente, dois tipos de</p><p>trincas podem ocorrer de acordo com a sua localização: as trincas localizadas no metal de</p><p>adição e as trincas localizadas no metal base.</p><p>FIGURA 16 - TIPOS DE TRINCAS.</p><p>Fonte: Adaptada de: Marques, Modenesi e Bracarense (2009).</p><p>91UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>As trincas localizadas no metal de adição estão intimamente relacionadas com a</p><p>qualidade do metal de adição, ou seja, se ele apresentar defeitos ou falta de homogeneida-</p><p>de. Também depende muito das condições de execução da solda. Portanto, uma forma de</p><p>reduzir o risco de produção dessas trincas é cuidando do manuseio do eletrodo, evitando</p><p>velocidades excessivamente altas de avanço ou pré-aquecendo a peça a ser soldada</p><p>(MARQUES; MODENESI e BRACARENSE, 2009).</p><p>92UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>93UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>Os termos “voltagem” e “amperagem” são erroneamente empregados por profissionais da área de solda-</p><p>gem, pois se trata de termos coloquiais. O emprego desses termos se deve à tradução errônea de voltagem</p><p>e amperagem, de origem inglesa. Os termos corretos em português são tensão e corrente. Embora tanto</p><p>no Brasil, quanto em Portugal, tais palavras estejam incorporadas aos dicionários, na área técnica não</p><p>devemos utilizar termos coloquiais, mas termos técnicos. Assim, regulamos a corrente de uma máquina de</p><p>soldagem, não a sua amperagem.</p><p>Fonte: O autor (2022).</p><p>O primeiro processo de soldagem por fusão com aplicação prática foi patenteado nos Estados Unidos, em</p><p>1885. Ele utilizava o calor gerado por um arco estabelecido entre um eletrodo de carvão e a peça. O calor</p><p>do arco funde o metal no local da junta; quando o arco era retirado, o calor fluía para as zonas adjacentes</p><p>e provocava a solidificação do banho de fusão.</p><p>Fonte: AVENTA. Infográfico - A História da Soldagem. s/d. Disponível em:</p><p>https://aventa.com.br/novidades/infografico-historia-da-soldagem. Acesso em: 01 jun. 2022.</p><p>https://aventa.com.br/novidades/infografico-historia-da-soldagem</p><p>94</p><p>Olá alunos (as), chegamos a nossa última apostila da disciplina de usinagem e sol-</p><p>dagem. Nesta apostila nós abordamos tópicos relacionados a fenômenos físico-químicos</p><p>que ocorrem na soldagem, metalurgia da soldagem e defeitos da soldagem. Vamos agora</p><p>relembrar os principais assuntos de cada tópico?</p><p>Bom, no primeiro tópico, nós começamos apresentando os fenômenos físico-quími-</p><p>cos envolvidos na soldagem e nos aprofundamos em conceitos como: fusão na soldagem,</p><p>arco elétrico, circuito elétrico, tensão elétrica e corrente elétrica.</p><p>Em um segundo momento, no tópico dois, nos aprofundamos em conceitos ligados</p><p>à metalurgia da soldagem, em que entendemos os pontos importantes relacionados ao</p><p>ciclo térmico da solda e as características mecânicas resultantes do processo de soldagem.</p><p>Para finalizar a disciplina e encerrar nossa apostila, o último tópico tratou dos defei-</p><p>tos de soldagem e os destaques foram para os seguintes defeitos: distorção, empenamen-</p><p>to, descontinuidades estruturais, escória, inclusão de tungstênio, porosidade, penetração</p><p>incompleta e mordeduras.</p><p>CONSIDERAÇÕES FINAIS</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>95</p><p>Como sugestão para leitura complementar, acesse o link abaixo que te levará ao</p><p>artigo intitulado: Otimização de Parâmetros do Processo de Soldagem Arco Submerso para</p><p>Revestimentos Anticorrosivos.</p><p>https://www.scielo.br/j/si/a/TPhWKnnxpJnyGgCsgf3LjXH/?format=pdf&lang=pt</p><p>Neste trabalho, foi avaliada a influência das variáveis de soldagem em cordões de</p><p>solda, aplicados pelo processo Arco Submerso (SAW) com corrente convencional, visando</p><p>futura aplicação em revestimentos metálicos contra corrosão.</p><p>Os resultados mostraram modelos matemáticos estatisticamente significativos e</p><p>preditivos para as respostas de diluição e corrente média, IM. Porém, para a resposta</p><p>Reforço/Largura (R/L), o modelo se caracterizou como estatisticamente significativo, não</p><p>preditivo e contendo uma falta de ajuste.</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>https://www.scielo.br/j/si/a/TPhWKnnxpJnyGgCsgf3LjXH/?format=pdf&lang=pt</p><p>96</p><p>LIVRO</p><p>Título: Soldagem: Processos e Metalurgia</p><p>Autor: Emílio Wainer.</p><p>Editora: Blucher.</p><p>Sinopse: Este livro é destinado aos profissionais ligados à área</p><p>de soldagem, sejam eles de nível secundário ou superior, e a</p><p>todos aqueles que desejam ter uma introdução aos processos</p><p>bem como dos fenômenos envolvidos durante a soldagem. O</p><p>objetivo principal é dar uma visão prática e teórica dos proces-</p><p>sos de soldagem, tanto dos processos por fusão como proces-</p><p>sos no estado sólido. Com esse enfoque torna-se mais fácil o</p><p>entendimento dos fenômenos, como a transferência metálica,</p><p>a transferência de calor durante a soldagem, a solidificação da</p><p>poça de fusão, a origem de trincas etc. Todos esses fenômenos</p><p>estão intimamente relacionados com os processos de soldagem</p><p>e, consequentemente, com a soldabilidade.</p><p>FILME / VÍDEO</p><p>Título: Telecurso 2000: Processos de Fabricação - Soldagem a</p><p>Arco Submerso</p><p>Ano: 2000.</p><p>Sinopse: A tele aula apresenta o processo de arco submerso.</p><p>Relata as características do processo como produtividade e</p><p>uniformidade do cordão de solda. O vídeo ainda apresenta a</p><p>explicação do processo e situações de uso.</p><p>Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=lnIEbtfqWjU</p><p>MATERIAL COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 4 PROCESSOS DE SOLDAGEM II</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=lnIEbtfqWjU</p><p>97</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>ALEXANDER, C. K.; SADIKU, M. N. O. Fundamentos de circuitos elétricos. 5. ed. Porto</p><p>Alegre: AMGH, 2013.</p><p>ANNA CARLA. Usinagem I. Disponível em: http://www.mecanica-ufrj.educacao.ws/util/b2e-</p><p>volution/media/blogs/annacarla/UsinagemI/Aula3-Furacao.pdf. Acesso em: 09 dez. 2022.</p><p>AVENTA. Infográfico - A História da Soldagem. Disponível em: Acessado em: 01 de Jun. de 2022.</p><p>BESSA, P. C. Processo de soldagem MIG/MAG. 2018.Disponível em: https://www2.ufjf.</p><p>br/profab/files/2016/09/ESAB-Apostila-MIG-MAG.pdf.</p><p>Acesso em: 20 jun. 2022.</p><p>CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica, vol. 1: Estrutura e Propriedades das Ligas Metáli-</p><p>cas, McGraw-Hill. 2 ed. São Paulo, 1986.</p><p>CHIAVERINI, V. Tecnologia mecânica: processos de fabricação e tratamento. São Paulo:</p><p>Pearson, 1995. v. 2.</p><p>CORAZZA, E. M. Otimização do tempo de setup no setor de usinagem, em uma em-</p><p>presa de processamento de alumínio de Joinville/ SC - Brasil. XXXVI ENCONTRO</p><p>NACIONAL DE ENGENHARIA DE PRODUCÃO - Contribuições da Engenharia de Produ-</p><p>ção para Melhores Práticas de Gestão e Modernização do Brasil João Pessoa/PB, Bra-</p><p>sil, de 03 a 06 de outubro de 2016. Disponível em: https://abepro.org.br/biblioteca/TN_</p><p>STP_226_316_29631.pdf</p><p>Dante Gageiro La Porta Neto, Arnaldo Ruben Gonzalez, José Antônio Esmerio Mazzaferro.</p><p>Análise da Influência da Espessura de Aba, Espessura de Alma e Energia de Solda-</p><p>gem sobre as Distorções Angulares em Juntas em Ângulo de Filete. Disponível em:</p><p>https://www.scielo.br/j/si/a/TdhXLFQrgpDFdSP8t3fdFvx/?format=pdf&lang=pt Acesso em:</p><p>13 de Dez de 2022.</p><p>DEKMAKE. Serviços de torneamento CNC. Disponível em: https://www.dekmake.com/pt/</p><p>servi%C3%A7os-de-torneamento-cnc/. Acesso em: 09 dez. 2022.</p><p>http://www.mecanica-ufrj.educacao.ws/util/b2evolution/media/blogs/annacarla/UsinagemI/Aula3-Furacao.pdf</p><p>http://www.mecanica-ufrj.educacao.ws/util/b2evolution/media/blogs/annacarla/UsinagemI/Aula3-Furacao.pdf</p><p>https://aventa.com.br/novidades/infografico-historia-da-soldagem</p><p>https://aventa.com.br/novidades/infografico-historia-da-soldagem</p><p>https://abepro.org.br/biblioteca/TN_STP_226_316_29631.pdf</p><p>https://abepro.org.br/biblioteca/TN_STP_226_316_29631.pdf</p><p>https://www.scielo.br/j/si/a/TdhXLFQrgpDFdSP8t3fdFvx/?format=pdf&lang=pt</p><p>https://www.dekmake.com/pt/servi%C3%A7os-de-torneamento-cnc/</p><p>https://www.dekmake.com/pt/servi%C3%A7os-de-torneamento-cnc/</p><p>98</p><p>FERRARESI, D. Usinagem dos metais. São Paulo: Edgard Blucher, 2006.</p><p>FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. 1. Ed. São Paulo: Edgard</p><p>Blucher, 1970.</p><p>FITZPATRICK, M. Introdução a usinagem com CNC. 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São Paulo: Edgard</p><p>Blucher, 2009.</p><p>MACHADO, I. G. Soldagem e técnicas conexas: processos. Porto Alegre: [s. n.], 1996.</p><p>MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q. Soldagem: fundamentos e tec-</p><p>nologia. 3. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2009.</p><p>MEGAFERRAMENTAS. MANDRIL C/ ROSCA 1/2" 13L 1/2" X 20 C/CHAVE E FURO MAN-</p><p>DRIL C/ ROSCA 1/2" 13L 1/2" X 20 C/CHAVE E FURO. Disponível em: https://www.me-</p><p>gaferramentas.com.br/mandril-c-rosca-12-13l-12-x-20-cchave-e-furo. Acesso em: 09 dez.</p><p>2022.</p><p>http://www.calculistadeaco.com.br/6-defeitos-comuns-em-soldas-de-eletrodo-revestido-e-como-evita-las/</p><p>http://www.calculistadeaco.com.br/6-defeitos-comuns-em-soldas-de-eletrodo-revestido-e-como-evita-las/</p><p>https://www.megaferramentas.com.br/mandril-c-rosca-12-13l-12-x-20-cchave-e-furo</p><p>https://www.megaferramentas.com.br/mandril-c-rosca-12-13l-12-x-20-cchave-e-furo</p><p>99</p><p>MESSLER JUNIOR, R. W. Principles of welding: processes, physics, chemistry, and me-</p><p>tallurgy. Troy: WILEY-VCH, 1999.</p><p>PIRES, J. R.; DINIZ, A. E. Evitando o desperdício de ferramentas de tornar: uma aplicação</p><p>em chão de fábrica. Máquinas e Metais, v. 32, n. 370, p. 73-85, nov, 1996.</p><p>PLOSSL, G. W. Cost accounting 111 manufacturing: dawn of a new era. Production</p><p>Planning & Control, v. J. n.l , 1993.</p><p>QCONCURSOS. Questão de Concurso - Cesgranrio 2010. Disponível em: https://www.</p><p>qconcursos.com/questoes-de-concursos/questoes/1131a017-da. Acesso em: 09 dez. 2022.</p><p>SANDVIK. Fresamento de ângulos ou bolsões fechados. Disponível em: https://www.</p><p>sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/milling/milling-holes-cavities-pockets/close-</p><p>d-pockets-or-angles. Acesso em: 09 dez 2022.</p><p>SANTOS, Sandro Cardoso; SALES, WisleyFalco. Aspectos tribológicos da usinagem</p><p>dos materiais. São Paulo: Artliber Editora Ltda, 2007. 246 p.</p><p>SENAI-RS. Informações técnicas-mecânicas. 10 ed. ver. e ampl. Porto Alegre, RS, 1996.</p><p>SHACKELFORD, J. F. Ciência dos Materiais. 6 Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall,</p><p>2010.</p><p>SILVA, S. D. CNC: programação de comandos numéricos computadorizados – torneamen-</p><p>to. 8. ed. São José dos Campos, SP: Érica, 2008.</p><p>STOETERAU, R. L. Fundamentos dos Processos de Usinagem. Disponível em: http://si-</p><p>tes.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/PMR2202-AULA%20RS1.pdf. Acesso em: 09 dez</p><p>2022.</p><p>STUDOCU. Usinagem por abrasão. 2021. Disponível em: https://www.studocu.com/pt-br/</p><p>document/universidade-do-estado-do-amazonas/mechanics-of-material/usinagem-por-</p><p>-abrasao/16015658. Acesso em: 08 jun.2022.</p><p>USIN. 10 Coisas que as pessoas não sabem sobre torno CNC. 2019. Disponível em: ht-</p><p>tps://usinpage.com.br/novidades/10-coisas-que-as-pessoas-nao-sabem-sobre-torno-cnc/.</p><p>Acesso em: 08 jun. 2022.</p><p>https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/questoes/1131a017-da</p><p>https://www.qconcursos.com/questoes-de-concursos/questoes/1131a017-da</p><p>https://www.sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/milling/milling-holes-cavities-pockets/closed-pockets-or-angles</p><p>https://www.sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/milling/milling-holes-cavities-pockets/closed-pockets-or-angles</p><p>https://www.sandvik.coromant.com/pt-pt/knowledge/milling/milling-holes-cavities-pockets/closed-pockets-or-angles</p><p>http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/PMR2202-AULA RS1.pdf</p><p>http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/PMR2202-AULA RS1.pdf</p><p>https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-do-estado-do-amazonas/mechanics-of-material/usinagem-por-abrasao/16015658</p><p>https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-do-estado-do-amazonas/mechanics-of-material/usinagem-por-abrasao/16015658</p><p>https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-do-estado-do-amazonas/mechanics-of-material/usinagem-por-abrasao/16015658</p><p>100</p><p>WAINER, E.; BRANDI, S. D.; MELLO, F. D. H. Soldagem: processos e metalurgia. São</p><p>Paulo: Blucher, 1992.</p><p>WEMAN, K. Welding process handbook. 2. ed. Philadelphia: Woodhead Publishing Limi-</p><p>ted, 2012.</p><p>101</p><p>Olá estudantes, chegamos ao fim do nosso ciclo de estudos da disciplina de Usi-</p><p>nagem e Soldagem.</p><p>Na primeira apostila estudamos o histórico da usinagem. Discutimos os materiais</p><p>utilizados no processo de usinagem, discutimos também a capacidade de usinagem bem</p><p>como alguns parâmetros de influência. Ainda na primeira unidade foi estudado os parâme-</p><p>tros de influência na velocidade de corte, um assunto de grande importância na usinagem</p><p>uma vez que a velocidade possui influência direta na vida útil da ferramenta e na qualidade</p><p>do produto final.</p><p>Na segunda apostila foi abordado as ferramentas de corte, aprendemos suas</p><p>funções, suas características, seus custos e suas aplicações. Discutimos os principais</p><p>parâmetros de usinagem que possuem influência direta no tempo de vida útil das ferra-</p><p>mentas. Desta forma, se uma determinada ferramenta trabalha em suas condições ideais,</p><p>então sua durabilidade será, consequentemente, maior. Encerramos o capítulo de número</p><p>dois com discussões relacionadas a usinagem por abrasão. Nesse processo, o material da</p><p>peça é removido por meio da ação de grãos abrasivos. Essa categoria é representada por</p><p>operações como brunimento, lapidação, retificação e afiação.</p><p>Na terceira</p><p>a relação entre o corte e a</p><p>ferramenta de corte;</p><p>• Estabelecer a importância da utilização</p><p>dos fluidos de corte.</p><p>1UNIDADEUNIDADE</p><p>PROCESSOS PROCESSOS</p><p>DE USINAGEM I DE USINAGEM I</p><p>Professor Me. Felipe Delapria Dias dos Santos</p><p>8</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Olá estudantes, espero que esteja tudo certo com vocês. Sejam bem-vindos(as) ao</p><p>início da nossa jornada de estudos da disciplina de Usinagem e Soldagem. Nesta disciplina</p><p>iremos abordar dois assuntos de grande importância para a engenharia e que deve ser</p><p>tratado com muita seriedade devido ao seu potencial risco de acidente.</p><p>No primeiro capítulo deste livro iremos tratar de apresentar o histórico da usinagem,</p><p>comentando como o processo surgiu e evoluiu bem como discutindo sua importância a</p><p>nível industrial,</p><p>Já no segundo capítulo discutiremos a respeito dos materiais utilizados no proces-</p><p>so de usinagem, assim como, a capacidade de usinagem, alguns parâmetros de influência</p><p>e finalizaremos o capítulo abordando os seguintes processos: faceamento, torneamento,</p><p>usinagem de rebaixo, torneamento cônico, perfuração e mandrilagem.</p><p>No terceiro capítulo estudaremos os parâmetros de influência na velocidade de</p><p>corte, um assunto de grande importância na usinagem uma vez que a velocidade possui</p><p>influência direta na vida útil da ferramenta e na qualidade do produto final.</p><p>Por fim, para finalizar no primeiro livro, nós iremos apresentar e discutir os flui-</p><p>dos refrigerantes. Entenderemos para que servem, quando devem ser utilizados e suas</p><p>classificações.</p><p>Bons estudos !!!</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>9</p><p>1 DEFINIÇÃO, HISTÓRICO</p><p>E CLASSIFICAÇÃO DOS</p><p>PROCESSOS DE USINAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>As máquinas-ferramentas são amplamente utilizadas nos ambientes profissionais,</p><p>onde podem ser utilizadas para fabricar outras ferramentas. Denominamos de máquinas-</p><p>-ferramentas as máquinas que podem ser usadas para fabricar outras ferramentas, incluindo</p><p>outros componentes e elementos de máquinas. Existem muitas variações de cada tipo de</p><p>máquina-ferramenta e estão disponíveis em vários tamanhos, formatos e tecnologias dife-</p><p>rentes. As ferramentas variam desde pequenas o suficiente para caber em uma bancada</p><p>até máquinas que pesam várias centenas de toneladas.</p><p>A evolução das máquinas operatrizes evoca a velha questão: “o que veio primeiro,</p><p>a galinha ou o ovo?” Você também pode perguntar: “como poderia haver máquinas-ferra-</p><p>mentas se não havia o maquinário para produzi-las?”</p><p>As primeiras máquinas-ferramentas, o torno de arco e a broca de arco, eram feitas</p><p>à mão e movidas por humanos. Elas foram datadas de cerca de 1200 a.C. Até o final do sé-</p><p>culo XVII, o torno só podia ser usado com o objetivo de tornar materiais mais macios, como</p><p>madeira, marfim, ou, no máximo, metais macios, como chumbo ou cobre. Eventualmente,</p><p>o torno de arco, devido ao seu movimento alternativo (para frente e para trás), deu lugar à</p><p>força do pedal, o que tornou possível uma rotação de trabalho contínua em uma direção</p><p>(FITZPATRICK, 2013).</p><p>Mais tarde, as máquinas eram acionadas por uma “grande roda” girada por água</p><p>corrente ou por uma pessoa ou um animal andando em uma esteira. A energia era transmi-</p><p>tida da roda a uma ou mais máquinas por um sistema de correia e polia.</p><p>10UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>À medida que as máquinas-ferramentas foram aprimoradas, também evoluiu a</p><p>maneira como eram acionadas. No início, as mudanças eram muito lentas, ocorrendo ao</p><p>longo de centenas de anos. As mais significativas delas ocorreram, apenas, nos últimos</p><p>150 anos ou mais (PLOSSL, 1993). A seguir, estão as várias fontes de energia usadas por</p><p>máquinas-ferramentas ao longo da história, na ordem em que evoluíram:</p><p>● Força manual: o torno de arco e a broca de arco são exemplos. A direção da</p><p>rotação mudou a cada passo do arco.</p><p>● Força do pé: um pedal ou uma esteira tornou possível a rotação contínua do</p><p>trabalho em uma direção.</p><p>● Poder animal: as esteiras eram usadas a fim de alimentar os primeiros dispo-</p><p>sitivos para perfurar canos de canhão. A força do pé humano não era forte o</p><p>suficiente neste trabalho.</p><p>● Energia hídrica: nem sempre confiável como fonte de energia devido à falta de</p><p>água durante as estações secas.</p><p>● Força a vapor: a primeira fonte real de energia confiável. Uma máquina a vapor</p><p>localizada, centralmente, girava eixos e polias suspensas que eram amarradas</p><p>às máquinas individuais.</p><p>● Energia elétrica central: grandes motores elétricos substituíram os motores a</p><p>vapor. A transmissão de energia às máquinas não mudou.</p><p>● Poder eleito individual: os motores foram integrados nas máquinas-ferramen-</p><p>tas individuais. A correia suspensa foi eliminada, dando lugar às engrenagens.</p><p>Quase todas as máquinas-ferramentas atuais evoluíram do torno mecânico (Figura 1).</p><p>FIGURA 01 – TORNO MECÂNICO</p><p>11UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Esta máquina-ferramenta executa uma das operações de usinagem mais impor-</p><p>tantes: opera com base no princípio de trabalho rotativo contra a aresta de uma ferramenta</p><p>de corte, conforme mostrado na Figura 3, a seguir. Muitas outras operações — furação,</p><p>mandrilamento, usinagem de roscas, fresamento e retificação — também podem ser exe-</p><p>cutadas em um torno (FERRARESI, 1970). A versão mais avançada do torno é o centro</p><p>de torneamento CNC.</p><p>O serramento é realizado por uma serra que também é uma máquina-ferra-</p><p>menta, uma máquina de serrar faz uso de uma lâmina de serra para cortar material</p><p>(FERRARESI, 1970).</p><p>As máquinas de serrar vêm em uma variedade de formas e executam duas</p><p>operações básicas:</p><p>• Corte de corte: as máquinas de serrar e cortar cortam o material em comprimen-</p><p>tos mais gerenciáveis na preparação para outras operações de usinagem.</p><p>• Usinagem de banda: uma serra de fita vertical usa uma lâmina de serra contínua.</p><p>A remoção de cavacos é rápida e a precisão pode ser mantida em tolerâncias estreitas,</p><p>eliminando ou minimizando muitas operações de usinagem secundárias.</p><p>Uma furadeira gira uma ferramenta de corte, chamada de broca, contra o material</p><p>com pressão suficiente para fazer com que a ferramenta penetre no material. É usada,</p><p>principalmente, para furos redondos (FERRARESI, 1970).</p><p>As furadeiras estão disponíveis em várias versões, cada qual com uma função</p><p>específica que se baseia no tipo de material a ser perfurado e no propósito do furo.</p><p>Uma das máquinas com fundamental importância é a fresadora. Diferentemente</p><p>do torno, em que a peça gira, e a ferramenta movimenta-se, criando um perfil, a fresadora</p><p>gira uma fresa multifacetada perfilando a peça que está fixa, posicionada sobre uma mesa</p><p>coordenada (SANTOS e SALES, 2007). Uma variedade de operações de usinagem pode</p><p>ser executada em fresadoras, incluindo: usinagem de superfícies planas ou perfis; ranhu-</p><p>ras; reentrâncias; roscas; engrenagens e espirais. As fresadoras estão disponíveis em mais</p><p>variações do que qualquer outra família de máquinas-ferramentas, sendo são adequadas à</p><p>operação controlada por computador.</p><p>Podemos, ainda, considerar uma série de operações de usinagem disponíveis à</p><p>produção, mas que são consideradas usinagem não convencional (SHACKELFORD, 2010).</p><p>Esses processos incluem os seguintes:</p><p>12UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>• Usinagem por descarga elétrica: processo</p><p>apostila estudamos com maior profundidade os processos de soldagem</p><p>por eletrodo revestido, soldagem oxi-gás, TIG, MIG e MAG. Para cada um dos processos</p><p>citados foi apresentado suas aplicabilidades bem como particularidades do processo.</p><p>Estudamos ainda a influência dos diferentes materiais na determinação do processo de</p><p>soldagem, neste momento fizemos uma relação entre materiais como: ferro fundido, aço</p><p>inoxidável, alumínio e suas ligas, cobre e suas ligas entre outros, apresentando suas pos-</p><p>sibilidades eficazes de técnicas de soldagem.</p><p>Para finalizar nosso ciclo, no quarto capítulo apresentamos os fenômenos físi-</p><p>co-químicos envolvidos na soldagem e nos aprofundamos em conceitos como: fusão na</p><p>soldagem, arco elétrico, circuito elétrico, tensão elétrica e corrente elétrica. Estudamos</p><p>também conceitos ligados à metalurgia da soldagem e finalizamos nosso ciclo de ciclo de</p><p>estudos realizando uma rica discussão a respeito dos defeitos de soldagem.</p><p>CONCLUSÃO GERAL</p><p>ENDEREÇO MEGAPOLO SEDE</p><p>Praça Brasil , 250 - Centro</p><p>CEP 87702 - 320</p><p>Paranavaí - PR - Brasil</p><p>TELEFONE (44) 3045 - 9898</p><p>Site UniFatecie 3:</p><p>Botão 11:</p><p>Botão 10:</p><p>Botão 9:</p><p>Botão 8:</p><p>Unidade 01:</p><p>Unidade 02:</p><p>Unidade 03:</p><p>Unidade 04:</p><p>de usinagem avançado que usa uma</p><p>centelha elétrica fina e precisa para desbastar o metal.</p><p>• Usinagem química: método de remoção de material que molda uma peça de tra-</p><p>balho, removendo elétrons de seus átomos na superfície. Na verdade, podemos considerar</p><p>a usinagem química como o contrário da galvanoplastia, que é o processo de deposição</p><p>química de materiais.</p><p>• Usinagem hidrodinâmica: técnica controlada por computador que usa um jato</p><p>de água de 55.000 psi para cortar, com o mínimo de desperdício, formas complexas.</p><p>O trabalho pode ser realizado com ou sem abrasivos adicionados ao jato. • Usinagem</p><p>ultrassônica: método que usa ondas sonoras ultrassônicas e uma pasta abrasiva para</p><p>remover o metal.</p><p>• Usinagem de feixe de elétrons: processo termoelétrico que concentra um feixe</p><p>de elétrons de alta velocidade na peça de trabalho. O calor gerado vaporiza o metal.</p><p>• Usinagem a laser: o laser produz um feixe de luz intenso que pode ser focalizado</p><p>em uma área de apenas alguns mícrons de diâmetro. É útil para cortar e furar.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>13</p><p>2 PROCESSOS</p><p>DE USINAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Em relação às ferramentas de corte, é possível predizer a vida útil? Sabemos que</p><p>os materiais têm diferentes durezas e resistências. Como devem ser as ferramentas para a</p><p>usinagem deles? Pedra, papel, tesoura... Preparado(a)? Aprofundaremos, neste momento,</p><p>no fantástico processo de conhecimento das ferramentas de corte! Quando falamos de</p><p>corte, precisamos, primeiro, definir a sua operação, a qual consiste em um processo de</p><p>extensa deformação, que, por um processo de cisalhamento, retira material, dando origem</p><p>a uma nova forma. O corte, em si, é um processo de extensa deformação plástica para</p><p>formar um cavaco, o qual é removido, posteriormente.</p><p>O mecanismo básico de formação de cavacos é, em essência, o mesmo a todas as</p><p>operações de usinagem (Figura 2). Assumindo que a ação de corte é contínua, desenvol-</p><p>veremos o chamado modelo contínuo de processo de corte.</p><p>FIGURA 02 – FORMAÇÃO DO CAVACO</p><p>Fonte: Adaptado de: Groover (2010).</p><p>14UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>O modelo de corte mostrado na Figura 2 é simplificado demais. Na realidade, a</p><p>formação de cavacos ocorre não em um plano, mas nas chamadas zonas de cisalhamento</p><p>primárias e secundárias, a primeira entre o corte e o cavaco, e a segunda ao longo da face</p><p>da ferramenta de corte.</p><p>As máquinas-ferramentas são operadas, manualmente, ou, com controle automá-</p><p>tico. As máquinas anteriores usavam volantes para estabilizar o seu movimento e tinham</p><p>um sistema complexo de engrenagens e alavancas para controlar a máquina bem como a</p><p>peça sendo trabalhada.</p><p>Notamos que as máquinas continuaram a ser aprimoradas e, logo após a Segunda</p><p>Guerra Mundial, a máquina de Controle Numérico (NC) foi desenvolvida. As máquinas NC</p><p>usavam uma série de números perfurados em fita de papel ou cartões perfurados para</p><p>controlar o movimento.</p><p>Recentemente, os computadores foram adicionados, e as máquinas de Controle</p><p>Numérico Computadorizado (CNC) permitiram que a indústria produzisse peças com rapi-</p><p>dez e precisão. A mesma peça tem a chance de ser reproduzida com a precisão exata em</p><p>qualquer número de vezes, se o programa da peça tiver sido, corretamente, preparado.</p><p>Os comandos operacionais que controlam a máquina- -ferramenta são executados com</p><p>incrível velocidade, eficiência e confiabilidade.</p><p>A fim de tornar o produto acabado, várias operações, como torneamento, furação,</p><p>fresagem, rosqueamento, alargamento, retificação etc. devem ser realizadas. Existe, nos</p><p>dias atuais, uma variedade de máquinas-ferramentas para realizar essas operações, e a</p><p>escolha de uma máquina particular depende, essencialmente, de:</p><p>1. Material da peça de trabalho.</p><p>2. Natureza das operações de corte de metal.</p><p>3. Número de peças a serem usinadas.</p><p>4. Grau de precisão desejado.</p><p>Qualquer máquina-ferramenta escolhida terá a capacidade de:</p><p>1. Fixar e apoiar a peça de trabalho e a ferramenta de corte.</p><p>2. Transmitir movimento alternativo ou rotativo adequado à ferramenta de corte ou</p><p>à peça de trabalho.</p><p>3. Regular a velocidade de corte e o movimento de alimentação entre a ferramenta</p><p>e a peça de trabalho para que as ações de corte, precisão e repetibilidade desejadas pos-</p><p>sam ser alcançadas.</p><p>15UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Máquinas-ferramentas básicas são as máquinas usadas às operações de corte</p><p>de metal de propósito geral, dentro de sua faixa, e incluem máquina de torneamento,</p><p>máquina de perfuração, conformação, fresadora, retificadora e máquina de serrar, plaina</p><p>etc (FERRARESI, 1970).</p><p>O torno é uma máquina-ferramenta que prende a peça por meio de uma placa</p><p>autocentrante entre dois suportes rígidos e fortes, chamados centros. A ferramenta de corte</p><p>é fixa, rigidamente, e apoiada em um porta-ferramenta que avança, num trabalho giratório,</p><p>contra a peça. As operações de corte normais são realizadas com a ferramenta de corte</p><p>posicionada, de forma paralela ou perpendicular ao eixo da peça, conforme a Figura 2. A</p><p>ferramenta de corte também costuma ser posicionada em um ângulo em relação ao eixo de</p><p>trabalho, a fim de usinar cones e ângulos (FERRARESI, 1970).</p><p>A operação básica de torneamento é, também, a mais empregada em trabalhos</p><p>de corte de meta (FERRARESI, 1970). O material de trabalho é preso no mandril e acio-</p><p>nado por um motor que permanece girando. A ferramenta é mantida, rigidamente, em um</p><p>porta-ferramentas e movida a uma taxa constante ao longo do eixo da barra, cortando</p><p>uma camada de metal para formar um cilindro ou uma superfície de perfil mais complexo,</p><p>conforme a Figura 3.</p><p>FIGURA 03 - PROCESSOS DE USINAGEM</p><p>Fonte: O autor (2022).</p><p>16UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Faceamento: Esta operação é quase essencial a todas as obras. Nela, a peça de</p><p>trabalho mantém-se no mandril e a ferramenta de faceamento é alimentada do centro da</p><p>peça para a superfície externa ou da superfície externa para o centro, com a ajuda do carro</p><p>transversal. A operação é ilustrada na Figura 4.</p><p>FIGURA 04 - PROCESSO DE FACEAMENTO</p><p>Fonte: QRCONCURSO (2012).</p><p>Torneamento simples – Desbaste: É uma operação de remoção do excesso de</p><p>material localizado na superfície da peça cilíndrica. O trabalho é realizado na placa auto-</p><p>centrante ou entre os centros; o avanço longitudinal é dado à ferramenta de forma manual</p><p>ou mecânica, conforme ilustrado na Figura 5.</p><p>FIGURA 05 - PROCESSO DE TORNEAMENTO</p><p>Fonte: STOETERAU (2022).</p><p>17UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Usinagem de rebaixos: Operação de produção em várias etapas, em diferentes</p><p>diâmetros, na peça de trabalho. Costuma ser realizada de forma semelhante ao torneamento</p><p>simples e possui como objetivo a criação de rebaixos em uma peça, conforme apresentado</p><p>pela Figura 6.</p><p>FIGURA 06 - PROCESSO DE USINAGEM DE REBAIXO</p><p>Fonte: Sandvik, 2022</p><p>Torneamento cônico: Caracteriza-se como uma operação de produção de uma</p><p>superfície cônica externa em uma peça de trabalho (Figura 7). Um pequeno cone seria</p><p>produzido com a ajuda de uma ferramenta de modelagem, mas os cones maiores são pro-</p><p>duzidos movendo o resto do composto no ângulo necessário ou deslocando o contraponto</p><p>ou pelo acessório de torneamento do cone.</p><p>FIGURA 07 - PROCESSO DE TORNEAMENTO</p><p>Fonte: Dekmake (2022).</p><p>18UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM</p><p>I</p><p>Perfuração: É uma operação a qual faz, com o auxílio de uma broca, um furo</p><p>em uma peça de trabalho. Nesta operação, a peça de trabalho é mantida em um mandril,</p><p>enquanto a broca é mantida no contraponto. A broca é acionada, manualmente, na peça de</p><p>trabalho rotativa, girando o volante do cabeçote móvel. Na figura 8 é apresentado diferentes</p><p>tipos de furações.</p><p>FIGURA 08 - PROCESSO DE PERFURAÇÃO</p><p>Fonte: Anna Carla (2016).</p><p>Mandrilagem: Operação de acabamento do furo, previamente perfurado. Nesta</p><p>operação, um alargador é mantido no contraponto e alimentado no furo, de maneira seme-</p><p>lhante à perfuração. Na figura 9 é apresentado um mandril com rosca para ilustração do</p><p>equipamento utilizado no processo de mandrilagem.</p><p>19UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>FIGURA 09 - MANDRIL COM ROSCA</p><p>Fonte: Megaferramentas (2022).</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>20</p><p>3 VELOCIDADE</p><p>DE CORTE</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>A velocidade de corte (V) é a taxa na qual a superfície não cortada do trabalho pas-</p><p>sa a aresta de corte da ferramenta, geralmente, expressa em unidades m/min. O avanço (f)</p><p>é a distância percorrida pela ferramenta, em uma direção axial, a cada volta da peça.</p><p>A profundidade de corte (w) é a espessura do metal removido da barra, medida</p><p>em uma direção radial. O produto destes três fornece a taxa de remoção de metal, um</p><p>parâmetro usado, frequentemente, na medição da eficiência de uma operação de corte</p><p>(FERRARESI, 1970).</p><p>V f w = taxa de remoção.</p><p>A velocidade de corte e o avanço são os dois parâmetros mais importantes que têm</p><p>a oportunidade de serem ajustados pelo operador para atingir as condições de corte ideais.</p><p>A profundidade de corte, de modo geral, é fixada pelo tamanho inicial da barra bem como</p><p>pelo tamanho necessário do produto.</p><p>A velocidade de corte é, geralmente, entre 3 e 200 m/min-1. No entanto, na usi-</p><p>nagem moderna de alta velocidade, as velocidades podem chegar a 3.500 m/min-1 ao</p><p>usinar ligas de alumínio. A velocidade de Rotação por Minutos (RPM) do fuso costuma ser</p><p>constante, durante uma única operação, de modo que, ao cortar uma forma complexa, a</p><p>velocidade de corte varia com o diâmetro a ser cortado em qualquer instante.</p><p>21UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Na ponta da ferramenta, a velocidade é sempre menor do que na superfície</p><p>externa da barra, mas a diferença, geralmente, é pequena, e a velocidade de corte é</p><p>considerada constante ao longo da aresta da ferramenta no torneamento. Máquinas-</p><p>-ferramentas modernas, controladas por computador, têm a capacidade de manter a</p><p>velocidade de corte constante (V), variando a velocidade de rotação à medida que o</p><p>diâmetro da peça de trabalho muda.</p><p>O avanço tem a chance de ser tão baixo quanto 0,0125 mm por rotação e com</p><p>cortes muito pesados de até 2,5 mm por revolução. A profundidade de corte variaria de zero</p><p>ao longo de parte do ciclo a até mais de 25 mm.</p><p>É possível remover metal a uma taxa de mais de 1600 cm3 por minuto, mas essa</p><p>taxa seria muito incomum e 80-160 cm3 por minuto, normalmente, seria considerado rápido.</p><p>A superfície da ferramenta sobre a qual o cavaco flui é conhecida como face de</p><p>saída. A aresta de corte é formada pela intersecção da face de saída com a face de folga ou</p><p>flanco da ferramenta. A ferramenta é projetada e mantida em uma posição tal que a face de</p><p>folga não se esfregue contra a superfície de metal recém-cortada. O ângulo de incidência é</p><p>variável, mas, geralmente, é da ordem de 6-10°.</p><p>A face de saída é inclinada em um ângulo em relação ao eixo da barra do material</p><p>de trabalho e esse ângulo seria ajustado para atingir o desempenho de corte ideal para</p><p>materiais de ferramenta, materiais de trabalho e condições de corte específicas.</p><p>O ângulo de saída é medido a partir de uma linha paralela ao eixo de rotação</p><p>da peça de trabalho. Um ângulo de inclinação positivo é aquele cuja face de inclinação</p><p>fica abaixo da linha. As primeiras ferramentas de corte de metal tinham grandes ân-</p><p>gulos de ataque positivos para fornecer uma aresta de corte afiada, mas, facilmente,</p><p>danificada. Ângulos de saída positivos seriam de até 30°, entretanto a maior robustez</p><p>das ferramentas com ângulo de saída menor leva, em muitos casos, ao uso de ângulo</p><p>de saída zero ou negativo.</p><p>Com um ângulo de saída negativo de 5° ou 6°, o ângulo incluído entre as faces de</p><p>saída e afastamento, às vezes, é de 90°, e isso tem vantagens. A ferramenta termina em</p><p>uma face de folga final, que também é inclinada em um ângulo o qual evita o atrito com a</p><p>superfície recém-cortada. A ponta da ferramenta está na interseção de todas as três faces</p><p>e, talvez, seja pontiaguda, no entanto, com mais frequência, há um raio de ponta entre as</p><p>duas faces de folga.</p><p>22UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Esta descrição muito simplificada da geometria de uma forma de ferramenta de</p><p>torneamento tem o objetivo de ajudar você, caro(a) aluno(a), que está adquirindo experiên-</p><p>cia prática de corte. O projeto de ferramentas envolve imensa variedade de formas e toda</p><p>a nomenclatura, bem como as especificações são, às vezes, complexas. É difícil avaliar a</p><p>ação de muitos tipos de ferramentas sem, realmente, observá-los, ou, preferencialmente,</p><p>usá-los.</p><p>O desempenho das ferramentas de corte depende muito de sua forma precisa. Na</p><p>maioria dos casos, existem características ou dimensões críticas que devem ser formadas,</p><p>com precisão, para um corte eficiente. Podem ser, por exemplo, os ângulos de folga, o raio</p><p>da ponta e a sua fusão nas faces ou a nitidez da aresta de corte. Esta é uma área onde a</p><p>excelência em habilidades manuais ainda tem muito valor, apesar dos aspectos automati-</p><p>zados bem controlados da fabricação de material de ferramentas sinterizado. Uma série de</p><p>outras operações de usinagem são discutidas brevemente, com o objetivo de demonstrar</p><p>algumas diferenças características e semelhanças nos parâmetros de corte.</p><p>Abordaremos os processos de furação: essencialmente, as condições de mandrila-</p><p>mento de superfícies internas diferem pouco daquelas de torneamento, mas esta operação</p><p>ilustra a importância da rigidez na usinagem. Particularmente, quando um cilindro longo</p><p>com diâmetro interno pequeno é perfurado, a barra que segura a ferramenta deve ser longa</p><p>e não tão rígida quanto às ferramentas com diâmetros maiores e aos porta-ferramentas</p><p>usados para a maioria dos torneamentos. A ferramenta tende a ser mais defletida pelas for-</p><p>ças de corte e pela vibração, esta, às vezes, afeta não, apenas, as dimensões da superfície</p><p>usinada, mas também a sua rugosidade, assim como a vida útil das ferramentas de corte.</p><p>Na perfuração, executada em um torno ou em uma máquina de perfuração, a fer-</p><p>ramenta mais usada é a conhecida broca helicoidal. O “projeto comercial” de uma broca</p><p>helicoidal tem duas arestas de corte: as faces de ataque da broca são formadas por parte</p><p>de cada um dos canais, sendo o ângulo de ataque controlado pelo ângulo da hélice da</p><p>broca. Os cavacos deslizam pelos canais, enquanto as faces finais devem ser retificadas</p><p>no ângulo correto para formar a face de folga.</p><p>Uma característica essencial da furação é a variação da velocidade de corte ao</p><p>longo da aresta de corte. A velocidade é máxima nas extremidades — que gera a superfície</p><p>cilíndrica — e se aproxima de zero próximo à</p><p>linha central da broca, onde a aresta de corte</p><p>é mesclada em forma de cinzel, tal qual mostra a Figura 6. O ângulo de saída também</p><p>diminui da periferia e, na aresta do cinzel, a ação de corte é a de uma ferramenta com</p><p>ângulo de saída negativo bastante expressivo.</p><p>23UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>As variações na velocidade e no ângulo de saída ao longo da aresta são respon-</p><p>sáveis por muitos aspectos da perfuração peculiares a essa operação. As brocas são</p><p>ferramentas longas e, altamente, tensionadas que devem ser, cuidadosamente, projetadas</p><p>para permitir o fluxo de cavacos, mantendo a resistência adequada.</p><p>Os ângulos de hélice e outros recursos são adaptados à perfuração de classes</p><p>específicas de materiais.</p><p>No torneamento, temos, também, uma operação de perfuração que gera superfícies</p><p>de rotação cilíndricas ou mais complexas. O faceamento, também, realizado no torno, gera</p><p>uma superfície plana, normal ao eixo de rotação, alimentando a ferramenta desde a superfície</p><p>para o centro, ou, para fora, a partir do centro. No faceamento, a profundidade de corte é me-</p><p>dida em uma direção paralela ao eixo, e o avanço, em uma direção radial. Uma característica</p><p>dessa operação é que a velocidade de corte varia, continuamente, aproximando-se do zero</p><p>em direção ao centro da barra.</p><p>Superfícies de rotação de forma complexa podem ser geradas por torneamento,</p><p>mas algumas formas são feitas, muitas vezes, de modo mais eficiente, por meio do uso</p><p>de uma ferramenta com uma aresta de corte do perfil necessário, a qual é posicionada na</p><p>superfície periférica da barra em uma direção radial. Essas ferramentas costumam ter uma</p><p>longa aresta de corte, e a parte que toca, primeiro, a peça corta por mais tempo, moldando</p><p>a parte mais profunda da forma, enquanto outra parte da ferramenta corta, apenas, uma</p><p>parte muito curta do ciclo.</p><p>As forças de corte com uma aresta longa podem ser altas, exigindo que o avanço</p><p>seja definido como baixo. Muitos componentes curtos, por exemplo, parafusos e pinos,</p><p>são feitos de material bruto, com a operação final sendo o acabamento, por meio de uma</p><p>ferramenta fina que usina a barra da extremidade para o centro ou para um orifício central.</p><p>A ferramenta deve ser fina a fim de evitar desperdício de material, mas ela tem a chance de</p><p>necessitar penetrar a uma profundidade de vários centímetros.</p><p>Essas ferramentas mais longas não devem ser ainda mais enfraquecidas por</p><p>grandes ângulos de folga nas laterais. Ambas as ferramentas de corte e conformação têm</p><p>dificuldades especiais associadas a pequenos ângulos de folga, os quais resultam em</p><p>rápido desgaste nas posições localizadas.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>24</p><p>4 FLUÍDOS</p><p>DE CORTE</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>A primeira utilização do fluido de corte na usinagem de materiais foi realizada por</p><p>Frederick Winslow Taylor em 1894 (MACHADO et al., 2009). Inicialmente, ele utilizou água</p><p>e soluções aquosas para resfriar a interface peça/ ferramenta; em um primeiro momento,</p><p>o resultado obtido foi satisfatório, mas logo notou-se que a água, além de resfriar, também</p><p>provocava a oxidação da superfície da peça e da ferramenta, e apresentava baixo efeito</p><p>lubrificante. A partir desse ponto, foram realizadas pesquisas em busca do desenvolvimento</p><p>de fluidos de corte mais eficientes.</p><p>Durante os processos de usinagem, são alcançadas altas temperaturas decorrentes</p><p>do atrito da peça com a ferramenta de corte, e devido à energia necessária para provocar</p><p>a deformação do cavaco. Esse calor produzido precisa ser dissipado para não provocar a</p><p>dilatação térmica da peça e, consequentemente, a impossibilidade de atingir tolerâncias</p><p>mais apertadas, evitando o desgaste excessivo da ferramenta. Dessa forma, as principais</p><p>funções do fluido de corte são:</p><p>● Lubrificação a baixas velocidades de corte;</p><p>● Refrigeração a altas velocidades de corte.</p><p>25UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>4.1 Efeito lubrificante do fluido de corte</p><p>Quando a operação de usinagem é realizada com baixa velocidade de corte, a</p><p>temperatura alcançada também é baixa, e por essa razão não é preciso refrigerar a peça</p><p>e a ferramenta. Nesse caso, o fluido de corte precisa apresentar características lubrifi-</p><p>cantes, diminuindo o atrito entre a ferramenta e o cavaco, evitando, assim, o desgaste</p><p>prematuro da ferramenta ou os defeitos na peça usinada.</p><p>A lubrificação permite a redução do coeficiente de atrito entre a ferramenta e cava-</p><p>co, reduzindo a força de corte, a potência necessária e a temperatura. O fluido penetra na</p><p>região de corte pelo efeito da capilaridade. Impulsionado pela vibração entre ferramenta,</p><p>peça e cavaco, o efeito lubrificante sofre redução quando a velocidade de corte é aumenta-</p><p>da, pois o fluido encontra mais resistência para atingir a interface peça/ferramenta. O fluido</p><p>com efeito lubrificante deve apresentar as seguintes características:</p><p>● Resistir a pressões e temperaturas elevadas sem vaporizar;</p><p>● Boas propriedades antifricção e antissoldantes;</p><p>● Viscosidade adequada (não muito elevada, para permitir o escoamento até in-</p><p>terface peça/ferramenta, e não muito baixa, para aderir à peça e a ferramenta).</p><p>4.2 Efeito refrigerante do fluido de corte</p><p>O efeito refrigerante do fluido de corte evita que a ferramenta e a peça atinjam</p><p>uma temperatura elevada. O fluido de corte absorve o calor e o dissipa, mantendo, assim,</p><p>temperaturas mais brandas durante o processo de usinagem.</p><p>A eficiência do fluido de corte com efeito refrigerante é reduzida com o aumento da</p><p>velocidade e profundidade de corte. Os fluidos de corte refrigerantes devem apresentar:</p><p>● Baixa viscosidade, pois assim eles não ficarão aderentes na peça e fluirão</p><p>facilmente;</p><p>● Elevado calor específico, propriedade que possibilita a absorção de calorias</p><p>pelo fluido sem o aumento de temperatura;</p><p>● Alta condutividade térmica, para absorver o calor gerado.</p><p>A utilização, quando bem executada, do fluido de corte contribui para diminuir o</p><p>custo de fabricação e aumentar a produtividade, pois seu uso apresenta os seguintes</p><p>benefícios:</p><p>26UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>● Aumento da vida da ferramenta;</p><p>● Redução das forças e potência de usinagem;</p><p>● Melhoria do acabamento da peça;</p><p>● Facilidade de remoção dos cavacos da região de corte;</p><p>● Redução do risco de distorção da peça;</p><p>● Possibilidade de conseguir tolerâncias mais justas.</p><p>Em conjunto, esses benefícios permitem ganho de tempo; remoção do cavaco da</p><p>interface peça/ferramenta sem a necessidade de interrupção da operação de usinagem;</p><p>qualidade, oferecendo peças com acabamentos melhores e menos defeitos (riscos e quei-</p><p>maduras); e redução de custos, uma vez que a vida da ferramenta aumenta e potência</p><p>necessária durante a usinagem passa a ser menor.</p><p>4.3 Classificação dos fluidos de corte</p><p>Os fluidos de corte podem ser líquidos, gasosos e sólidos, contudo, os mais utiliza-</p><p>dos são os fluidos na forma líquida, classificados como óleo, emulsões e soluções.</p><p>4.4 Óleos</p><p>Os primeiros fluidos líquidos utilizados na usinagem de metais a base de óleo fo-</p><p>ram os lubrificantes de origem animal e vegetal (óleos graxos). Esses óleos possuem boa</p><p>propriedade lubrificante, mas não são bons refrigerantes. Além disso, apresentam rápida</p><p>deterioração e sua obtenção é de alto</p><p>custo. Hoje, são usados como aditivos nos fluidos de</p><p>origem mineral, a fim de melhorar a propriedade lubrificante deles.</p><p>Os óleos minerais são obtidos através do refino do petróleo. Por serem hidrocarbone-</p><p>tos, suas propriedades dependem do comprimento de suas cadeias carbônicas, do grau de</p><p>refino e da estrutura molecular. Sua utilização é comum na usinagem de aço baixo carbono,</p><p>latão, bronze e ligas leve. Os óleos minerais são divididos, basicamente, em dois tipos:</p><p>● Óleo parafínico: derivado do petróleo que apresenta alto teor de parafina</p><p>(ceras) e, por essa razão, é um ótimo fluido lubrificante. Apresenta, também,</p><p>alta resistência à oxidação e viscosidade constante em uma ampla faixa de</p><p>temperatura.</p><p>● Óleo naftênico: derivado do refino do petróleo rico em naftênico. Apesar de</p><p>apresentar maior estabilidade térmica que o óleo parafínico, esse tipo é prejudi-</p><p>cial à saúde humana.</p><p>27UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Os óleos integrais são óleos minerais basicamente puros ou com aditivos à base</p><p>de cloro, enxofre e fósforo, que permitem que esse tipo de óleo seja submetido a pressões</p><p>elevadas. Devido ao seu alto custo, baixo ponto de fulgor e por ser prejudicial à saúde, a</p><p>utilização do óleo integral na usinagem vem sendo substituída pela aplicação de emulsões.</p><p>4.5 Emulsões</p><p>Compostos basicamente de óleos minerais e água, além de agentes emul-</p><p>sificantes ou surfactantes, esses tipos de lubrificantes abrangem os fluidos de corte</p><p>semissintéticos e emulsionáveis.</p><p>Os fluidos emulsionáveis apresentam em sua composição óleo de origem animal</p><p>ou vegetal ou, ainda, aditivos de extrema pressão (EP) à base de enxofre e cálcio, para me-</p><p>lhorar sua propriedade de lubrificação. Para inibir o efeito corrosivo da água, empregam-se</p><p>aditivos anticorrosivos, como o nitrito de sódio. As emulsões são utilizadas em operações</p><p>de usinagem que necessitam de refrigeração da ferramenta e/ou da peça, não sendo re-</p><p>comendada em operações com baixa velocidade de corte. Os fluidos semissintéticos são</p><p>caracterizados por apresentar de 5 a 50% de óleos minerais e aditivos químicos compostos</p><p>(emulsificantes), que se dissolvem na água formando moléculas individuais.</p><p>4.6 Soluções</p><p>Conhecidas como fluidos sintéticos, as soluções são compostas de água e óleo,</p><p>além de sais orgânicos e inorgânicos, e inibidores de corrosão, sem a presença de</p><p>emulsificantes e óleo mineral, pois o óleo reage quimicamente com água, dissolvendo</p><p>complemente e formando uma única fase.</p><p>Os fluidos sintéticos mais comuns são usados como refrigerantes e apresentam</p><p>proteção anticorrosiva; já os fluidos sintéticos mais complexos, além de bom efeito refrige-</p><p>rante, também apresentam características lubrificantes.</p><p>28UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Segundo dados retirados da Revista Ferramental (on-line):</p><p>A maioria dos produtos industrializados, em alguma de suas etapas de produção, passa por um processo</p><p>de usinagem.</p><p>Abaixo estão os números impressionantes que representam a importância da indústria metalmecânica:</p><p>• 80% dos furos realizados</p><p>• 100% dos processos de melhoria da qualidade superficial;</p><p>• 70% das engrenagens para transmissão;</p><p>• 90% dos componentes da indústria aeroespacial;</p><p>• 100% dos pinos médico-odontológicos;</p><p>• 100% das lentes de contatos intraoculares;</p><p>• O comércio de máquinas/ferramentas representa uma das grandes fatias da riqueza mundial.</p><p>Fonte: REVISTA FERRAMENTAL. Usinagem: o que é e qual a importância desse processo? 2021. Disponível</p><p>em: https://www.revistaferramental.com.br/artigo/usinagem-o-que-e-qual-a-importancia-desse-processo/</p><p>Acesso em: 03 jun. 2022.</p><p>Para todas as coisas que usufruímos antes das ideias, tiveram participações direta da usinagem e fermentaria.</p><p>Elias Torres.</p><p>https://www.revistaferramental.com.br/artigo/usinagem-o-que-e-qual-a-importancia-desse-processo/</p><p>29</p><p>CONSIDERAÇÕES FINAIS</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Olá estudantes, chegamos ao fim do nosso primeiro ciclo de estudos da disciplina</p><p>de Usinagem e Soldagem.</p><p>No primeiro capítulo deste livro nós estudamos o histórico da usinagem, comentan-</p><p>do como o processo surgiu e como ocorreu a sua evolução. Além disso, foi apresentado</p><p>também sua importância a nível industrial,</p><p>Já no segundo capítulo discutimos os materiais utilizados no processo de usinagem,</p><p>discutimos também a capacidade de usinagem bem como alguns parâmetros de influência.</p><p>A finalização do capítulo ocorreu com a abordagem dos seguintes processos: faceamento,</p><p>torneamento, usinagem de rebaixo, torneamento cônico, perfuração e mandrilagem.</p><p>No terceiro capítulos foi estudado os parâmetros de influência na velocidade de</p><p>corte, um assunto de grande importância na usinagem uma vez que a velocidade possui</p><p>influência direta na vida útil da ferramenta e na qualidade do produto final.</p><p>Por fim, para finalizar no primeiro livro, foi apresentado e discutido os fluidos refrige-</p><p>rantes, entendemos para que servem, quando devem ser utilizados e suas classificações.</p><p>Até a próxima !!!</p><p>30</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>Como sugestão para leitura complementar, acesse o link a seguir:</p><p>Acesso: https://revistas.uepg.br/index.php/ret/article/view/18263/209209215363</p><p>O trabalho sugerido teve como finalidade realizar a identificação de riscos e indicar</p><p>medidas de controle para os riscos presentes em um setor de usinagem da produção de</p><p>carretas em uma empresa de máquinas agrícolas da cidade de Fortaleza, Ceará, a</p><p>fim de promover uma melhoria no ambiente de trabalho.</p><p>https://revistas.uepg.br/index.php/ret/article/view/18263/209209215363</p><p>31</p><p>MATERIAL COMPLEMENTAR</p><p>UNIDADE 1 PROCESSOS DE USINAGEM I</p><p>LIVRO</p><p>Título: Introdução aos Processos de Usinagem</p><p>Autor: Michael Fitzpatrick.</p><p>Editora: AMGH.</p><p>Sinopse: A manufatura é um mundo a ser explorado. Este livro</p><p>oferece a fundamentação necessária para você se adaptar ao</p><p>chão de fábrica e entender o seu funcionamento, assim como</p><p>ler e interpretar desenhos técnicos, lidar com a exatidão extre-</p><p>ma e, especialmente, dominar os processos da área. Também</p><p>são tratados os aspectos fundamentais sobre a remoção de</p><p>cavaco (usinagem) e o planejamento da fabricação de peças.</p><p>FILME / VÍDEO</p><p>Título: Maravilhas Modernas – Documentário sobre máquinas</p><p>operatrizes</p><p>Ano: 2011.</p><p>Sinopse: Documentário do History Channel da série Maravilhas</p><p>Modernas sobre a história das máquinas operatrizes e a impor-</p><p>tância delas na indústria moderna.</p><p>Link do vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=pXqtIN1zjDo</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=pXqtIN1zjDo</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>Plano de Estudos</p><p>• Ferramenta de corte;</p><p>• Parâmetros de usinagem;</p><p>• Usinagem por abrasão;</p><p>• Usinagem CNC.</p><p>Objetivos da Aprendizagem</p><p>• Conceituar usinagem por CNC;</p><p>• Compreender a influência de parâmetros</p><p>externos em processos de usinagem;</p><p>• Estabelecer a importância de processos menos</p><p>comuns como os processos de usinagem por abrasão.</p><p>2UNIDADEUNIDADE</p><p>PROCESSOS PROCESSOS</p><p>DE USINAGEM II DE USINAGEM II</p><p>Professor Me. Felipe Delapria dos Santos</p><p>33</p><p>Olá alunos (as), espero que esteja tudo</p><p>certo com você! Iremos iniciar a segunda</p><p>parte do nosso ciclo de estudos da disciplina de Usinagem e Soldagem. Nesta apostila</p><p>daremos continuidade em assuntos relacionados a usinagem. Portanto, em um primeiro</p><p>momento, no tópico 1, iremos abordar as ferramentas de corte, sua função, suas caracte-</p><p>rísticas, seus custos e suas aplicações.</p><p>Na sequência, no tópico 2, estudaremos os principais parâmetros de usinagem que</p><p>irão influenciar diretamente no tempo de vida útil das ferramentas. Se uma determinada</p><p>ferramenta trabalha em suas condições ideais, então sua durabilidade será maior.</p><p>No tópico 3 iremos entrar em um tipo de usinagem muito particular, mas muito</p><p>utilizada, a usinagem por abrasão em que o material da peça é removido por meio da</p><p>ação de grãos abrasivos. Esta categoria é representada por operações como brunimento,</p><p>lapidação, retificação e afiação.</p><p>Por fim, finalizaremos o conteúdo desta apostila e o assunto de usinagem abor-</p><p>dando a usinagem CNC no tópico 4. Neste momento definiremos processos de usinagem,</p><p>apresentaremos também um pouco de sua história/surgimento bem como sua importância</p><p>e aplicações industriais.</p><p>Vamos nesta ? Bons Estudos !</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>De modo geral, ao se falar sobre redução de custos, nada mais natural do que</p><p>pensarmos em deixar de comprar, diminuir o consumo ou cortar o que não é essencial.</p><p>Quando queremos reduzir as despesas, deixamos de comprar uma roupa, um calçado,</p><p>ou de pedir aquela pizza no delivery com a comodidade de apenas alguns toques no</p><p>celular. Ao transpor essa situação caseira para a realidade industrial o fato em si não</p><p>se altera. Na indústria, você vai se deparar com a necessidade da redução de custos</p><p>com a produção, sendo uma das alternativas para se alcançar esse objetivo (no ramo</p><p>metal-mecânico da usinagem) a redução de custos com as ferramentas de corte.</p><p>Instintivamente, para alcançar esse objetivo, pensamos logo em diminuir o desgas-</p><p>te da ferramenta durante o processo, que é possível com a redução da velocidade de corte,</p><p>que refletirá na compra de menos ferramentas. Porém, ao reduzir a velocidade de corte,</p><p>o tempo necessário para a fabricação de uma peça é aumentado, afetando, assim, toda a</p><p>programação de entrega da fábrica e diminuindo a capacidade de produção por hora. Como</p><p>visto, reduzir os custos com a aquisição das ferramentas não é uma equação de simples</p><p>solução. O gerenciamento integrado das ferramentas de corte pode ser uma ferramenta</p><p>útil em busca desse objetivo, padronizando os parâmetros de corte segundo catálogo do</p><p>fornecedor e utilizando as ferramentas até que elas apresentem desgaste de flanco (VB),</p><p>conforme estabelecido em norma e gerenciando o estoque adequado. Na prática, atender</p><p>a esses requisitos significa que quanto mais se utilizam insertos, mais se está produzindo.</p><p>Portanto, a produtividade está intimamente relacionada ao consumo de insertos.</p><p>34</p><p>1 FERRAMENTA</p><p>DE CORTE</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>Sem prejudicar a capacidade de produção da fábrica, o departamento de enge-</p><p>nharia de processo pode promover alguns ajustes nos parâmetros e definições de corte,</p><p>buscando proporcionar maior vida útil à ferramenta e, consequentemente, redução dos</p><p>custos, destacando:</p><p>● Se o material da ferramenta é o indicado para a usinagem do material da peça;</p><p>● Se a ferramenta é recomendada para o tipo de operação (desbaste, acabamento,</p><p>média usinagem) a qual está sendo empregada;</p><p>● Se a geometria da ferramenta é a mais adequada para a situação;</p><p>● Se existe a possibilidade de utilizar fluido de corte e, em caso positivo, se os</p><p>gastos com sua aquisição compensam a economia com os gastos da aquisição</p><p>das ferramentas;</p><p>● Se a alteração nos parâmetros de corte (avanço, profundidade e velocidade de</p><p>corte) vai provocar a queda de qualidade e/ou capacidade de produção.</p><p>É necessário possuir operadores qualificados tecnicamente e capazes de ma-</p><p>nusear as ferramentas de forma adequada, não provocando sua quebra e realizando</p><p>substituições bem-sucedidas. Um ponto crítico observado por Pires e Diniz (1996) é o</p><p>descarte das ferramentas sem que elas estivessem inutilizáveis, eles credenciam esse</p><p>problema à falta de treinamento que qualifique o operador a identificar de forma mais</p><p>precisa o fim da vida útil da ferramenta.</p><p>Novos fornecedores também pode ser uma alternativa bem-sucedida nas reduções</p><p>de custos com a aquisição das ferramentas. As ferramentas de cada fabricante, mesmo</p><p>pertencente à mesma classe de ferramenta, apresentam peculiaridades e características</p><p>intrínsecas. Por exemplo, a alteração geométrica da quebra cavacos entre dois fornece-</p><p>dores diferentes pode apresentar uma diminuição significativa do desgaste de cratera.</p><p>Desenvolver uma parceria entre cliente e fornecedor, inserindo o representante técnico do</p><p>fornecedor na cadeia produtiva, possibilita o desenvolvimento de uma ferramenta específica</p><p>para esse cliente. Nesses casos, o desenvolvimento de uma ferramenta específica torna a</p><p>fabricação dessa ferramenta mais trabalhosa e, consequentemente, mais custosa, porém</p><p>os resultados obtidos (maior produtividade) podem compensar o preço.</p><p>O gerenciamento das ferramentas de usinagem também passa pelo departamento</p><p>de logística, sendo o responsável pelo estoque adequado, identificação, armazenamento</p><p>e reposição. O planejamento estratégico fica por conta de acompanhar os indicadores de</p><p>desempenho das ferramentas e sua padronização.</p><p>35UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>Na usinagem, para obtenção de peças com boa qualidade, existe interdependência</p><p>entre diversos fatores, como o tipo de ferramenta e a máquina em que o processo será</p><p>executado, assim como o tipo de cavaco desejado e o acabamento necessário. Todos</p><p>esses fatores influenciam nos parâmetros de corte adotados para a execução da peça.</p><p>De forma geral, pode-se dizer que os parâmetros de corte dependem das condições</p><p>de entrada e das condições de saída do processo de usinagem, sendo que se pode aplicar</p><p>inúmeras combinações de parâmetros de corte, mas cada combinação gera características</p><p>distintas na saída. O objetivo, nesses casos, é gerar uma combinação econômica dos</p><p>parâmetros, que minimiza os desgastes e os custos de execução dos processos, conforme</p><p>lecionam Groover (2014) e Machado e Coelho (2009).</p><p>A definição dos parâmetros de usinagem está associada com diversas gran-</p><p>dezas físicas aplicadas na remoção de material; as principais delas são apresentadas</p><p>por Ferraresi (2006) e Machado e Coelho (2009). Os autores apontam como primeira</p><p>grandeza os movimentos</p><p>entre a peça e a ferramenta. Os movimentos de avanço e de</p><p>corte resultam no movimento efetivo, que gera a remoção de cavaco de forma contínua.</p><p>Também são aplicados os movimentos de aproximação, recuo, ajuste ou correção,</p><p>que são movimentos necessários para a operação, mas que não removem cavaco. As</p><p>movimentações ocorrem nas direções de avanço e de corte e apresentam percursos de</p><p>ferramenta durante as movimentações.</p><p>36</p><p>2 PARÂMETROS</p><p>DE USINAGEM</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>A remoção de cavaco é executada com a determinação dos parâmetros de avanço,</p><p>que representam quanto material vai ser removido em um giro da máquina ou no movimento</p><p>para a frente e são dados em mm/rev. A profundidade de corte é a espessura de material</p><p>que será removida da peça e depende da ferramenta, do material e da operação.</p><p>As velocidades empregadas durante o processo de usinagem são muito importantes</p><p>para a vida útil da ferramenta e para a qualidade superficial da peça. A velocidade de corte</p><p>é a velocidade de movimentação da ferramenta ou peça durante a remoção de material</p><p>na direção e no sentido de corte. A velocidade de avanço é a velocidade no sentido e na</p><p>direção de avanço. Associando-se as duas componentes, velocidade de corte e velocidade</p><p>de avanço, obtém-se a velocidade efetiva, que é a resultante.</p><p>As velocidades de corte são obtidas por recomendações experimentais e estão</p><p>associadas com a operação a ser realizada, os materiais da ferramenta e da peça, a</p><p>profundidade de corte e a operação. A velocidade de corte para operações em que o</p><p>movimento de corte é gerado pela rotação da peça ou da ferramenta é calculada por meio</p><p>da seguinte equação:</p><p>Sendo n o número de rotações por minuto [rpm], d o diâmetro da peça ou ferra-</p><p>menta [mm], π a constante da circunferência [3,1415...] e Vc a velocidade de corte [m/min].</p><p>Geralmente, o objetivo desse cálculo é encontrar o número de rotações recomendado,</p><p>pois a velocidade de corte é função do material da ferramenta, do material da peça e da</p><p>operação em execução, conforme apresentado no Quadro 1, e o diâmetro é ditado pelo</p><p>projeto da peça ou pelas ferramentas disponíveis, no caso de ferramenta em rotação.</p><p>A velocidade de avanço é dada pela relação do avanço com o número de rotações:</p><p>Onde f é o avanço [mm], n é o número de rotações por minuto [rpm] e Va é a</p><p>velocidade de avanço [mm/min].</p><p>O tempo de corte também pode ser estimado e é definido como o tempo</p><p>em que o corte ou avanço está efetivamente ocorrendo. Pode ser estimado para o</p><p>torneamento como:</p><p>37UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>Sendo l o comprimento da peça [mm], Va a velocidade de avanço [mm/min] e tc o</p><p>tempo de corte [min].</p><p>QUADRO 01 - VELOCIDADES DE CORTE E AVANÇOS RECOMENDADAS PARA TORNEAMENTO</p><p>Material a</p><p>ser usinado</p><p>Operação</p><p>Ferramenta aço rápido Ferramenta metal duro</p><p>Velocidade</p><p>de corte</p><p>(m/min)</p><p>Avanço</p><p>(mm)</p><p>Velocidade</p><p>de corte</p><p>(m/min)</p><p>Avanço</p><p>(mm)</p><p>Aço maciço Desbaste 20-40 1 50-70 1,5</p><p>Acabamento 50-60 0,1 150-200 0,1</p><p>Aço liga Desbaste 10-20 0,8 20-40 1</p><p>Acabamento 20-30 0,1 50-100 0,1</p><p>Ferro</p><p>fundido</p><p>Desbaste 10-20 1,5 30-50 1,5</p><p>Acabamento 40-50 0,1 80-100 0,1</p><p>Fonte: Adaptado de: SENAI-RS (1996).</p><p>A utilização de refrigeração também é importante, já que é importante a presença</p><p>de fluido refrigerante para reduzir a temperatura da peça em usinagem.</p><p>Com os fatores de entrada especificados e a aplicação dos parâmetros de corte,</p><p>obtém-se a peça nas condições de saída. Os fatores de saída que são relevantes são</p><p>o tipo e a forma do cavaco gerado, a força e a potência de usinagem, o acabamento</p><p>superficial da peça e o desgaste da ferramenta. Esses fatores, principalmente o aca-</p><p>bamento, podem ser influenciados pela vibração e temperatura do corte. O material da</p><p>peça permite ou não, dependendo das suas propriedades, a definição de parâmetros</p><p>mais altos, o que faz com que esses materiais sejam recomendados para a usinagem e</p><p>classificados como boa usinabilidade.</p><p>A usinabilidade é definida como a facilidade que os materiais apresentam de serem</p><p>usinados, aplicando-se ferramentas e parâmetros de corte apropriados. A usinabilidade de-</p><p>pende das propriedades do material e tem influência significativa no sucesso da operação</p><p>de usinagem. Apesar de a usinabilidade geralmente se referir ao material usinado, deve-se</p><p>reconhecer que a performance da usinagem depende de outros fatores, como o tipo de</p><p>operação de usinagem, o ferramental e as condições de corte.</p><p>38UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>A usinabilidade de materiais com maiores durezas geralmente é menor, pois exige</p><p>esforços maiores para a remoção do material. A composição química do material é um</p><p>fator decisivo na definição da usinabilidade, pois pequenas variações na quantidade de um</p><p>elemento químico facilitam ou dificultam a remoção do material. Muitos elementos químicos</p><p>não alteram de forma significativa as propriedades mecânicas e físicas, mas influenciam</p><p>na remoção do cavaco. O silício e o sulfeto de manganês são exemplos de elementos que</p><p>geram alterações na usinabilidade do ferro fundido. O aumento da quantidade de silício no</p><p>material reduz a usinabilidade, enquanto o aumento da quantidade de sulfeto de manganês</p><p>aumenta a usinabilidade do ferro fundido.</p><p>O ensaio de usinabilidade consiste em comparar materiais usinados, considerando</p><p>um material-padrão e comparando a ele os resultados dos demais materiais. A performance</p><p>relativa é expressa na forma de um índice numérico, chamado índice de usinabilidade (IU).</p><p>O material usado como padrão recebe um índice de usinabilidade igual a 1; os ma-</p><p>teriais que são mais fáceis de usinar resultam em índices maiores do que 1; já os materiais</p><p>que são mais difíceis de usinar têm índices menores do que 1. Os índices de usinabilidade</p><p>são comumente expressos de forma percentual. Esse índice é válido para as condições de</p><p>teste e não necessariamente representa o comportamento do material em qualquer ope-</p><p>ração de usinagem, pois outras propriedades podem ser relevantes. O parâmetro utilizado</p><p>para a comparação depende do objetivo do teste, mas normalmente se aplica o tempo de</p><p>desgaste da ferramenta e o acabamento superficial da peça.</p><p>39UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>Ao contrário dos processos que ocorrem por meio de ferramentas com geometrias</p><p>bem definidas, a usinagem por abrasão ocorre por meio da influência de uma série de mi-</p><p>núsculos grãos que atuam na remoção de camadas do material. Os grãos são, na maioria</p><p>das vezes, elementos não metálicos, com elevada dureza e com orientação irregular.</p><p>O uso de processos abrasivos para retirada de material ganhou popularidade a</p><p>partir do ano de 1860. Podemos citar como grandes exemplos de operações abrasivas:</p><p>retificação, brunimento, lixamento, retificação e a lapidação (Malkin, 1989).</p><p>Dentro os processos abrasivos citados no parágrafo anterior, devemos destacar a</p><p>retificação devido a sua ampla utilização na indústria metalúrgica uma vez que o processo</p><p>garante alta tolerância dimensional e geométrica, superior a outras operações como o pro-</p><p>cesso de fresamento e torneamento.</p><p>Contudo, apesar das vantagens da retificação, a mesma é tida como um processo</p><p>de baixa eficiência devido ao seu elevado consumo de energia associado a uma baixa</p><p>taxa</p><p>de remoção de material quando comparado com outros processos de geometria definida.</p><p>A Figura 1 abaixo contém alguns dos principais procedimentos de retificação. Note</p><p>que a classificação ocorre com base na superfície que será usinado, sendo elas: cilíndrica</p><p>interna, cilíndrica externa e plana. A categorização pode ocorrer também de acordo com o</p><p>movimento da peça em relação ao rebolo (KALPAKJIAN, 1995).</p><p>40</p><p>3 USINAGEM</p><p>POR ABRASÃO</p><p>TÓPICO</p><p>UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>FIGURA 01 - PRINCIPAIS OPERAÇÕES DE RETIFICAÇÃO</p><p>Fonte: Studocu (2021).</p><p>Além dos procedimentos apresentados pela Figura 1 acima, outras categorias</p><p>de usinagem por abrasão também devem ser comentadas devido a sua popularidade na</p><p>indústria. Observe a Figura 2 em que é apresentado procedimentos como: lapidação de</p><p>esferas de mancais de rolamentos, brunimento de cilindros, retificação de engrenagens e</p><p>afiação de ferramentas de corte.</p><p>41UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>FIGURA 02 - EXEMPLOS DE OPERAÇÕES DE USINAGEM POR ABRASÃO: (A) LAPIDAÇÃO DE</p><p>ESFERAS DE ROLAMENTO, (B) BRUNIMENTO, (C) RETIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS E</p><p>(D) AFIAÇÃO DE FERRAMENTAS DE CORTE.</p><p>Fonte: Studocu (2021).</p><p>42UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p><p>. . . . .</p><p>. . . . .</p><p>.</p><p>A usinagem com comando numérico computadorizado (CNC) consiste na remoção</p><p>do material de uma peça utilizando uma máquina controlada por comandos numéricos,</p><p>a partir da automação de máquinas e ferramentas. A usinagem CNC aplica uma etapa</p><p>intermediária entre o projeto e a execução da peça, que é a programação da sequência</p><p>de comandos que permitem à máquina executar o formato desejado. A programação</p><p>consiste em uma série de comandos e valores numéricos que descrevem a peça e a</p><p>sequência de operações que a máquina deve executar, similar ao que o operador executa</p><p>no planejamento da usinagem convencional, conforme menciona Silva (2008).</p><p>O CNC facilita a produção de peças, mas exige que o estudo e planejamento do</p><p>processo de fabricação seja executado. Isso faz com que a empresa possua maior controle</p><p>da fabricação, conhecendo os tempos de execução das peças e as ferramentas disponíveis</p><p>e necessárias. Além disso, outras vantagens podem ser elencadas, como a redução do</p><p>tempo na fabricação das peças e o maior controle na sequência das operações.</p><p>O processo de usinagem CNC apresenta as principais características da usinagem</p><p>manual, mas exige algumas definições claras de posicionamento e coordenadas para per-</p><p>mitir a programação das peças utilizando o comando numérico. A máquina CNC necessita</p><p>de uma base, em que uma peça de trabalho pode ser fixada; contém eixos pré-definidos,</p><p>ferramentas para execução da peça e o programa, que especifica a movimentação nos</p><p>eixos e as ferramentas necessárias, conforme apresentado pela Figura 3.</p><p>4 USINAGEM CNC</p><p>TÓPICO</p><p>43UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>A principal diferença entre a máquina manual e a máquina CNC é a forma de mo-</p><p>vimentação dos eixos, sendo aplicados servomotores e sistemas de comando com reali-</p><p>mentação, que permitem a verificação da posição real e da posição esperada, o chamado</p><p>sistema fechado. As máquinas CNC aplicam os sistemas de fusos de esferas com esferas</p><p>recirculantes, e o conjunto comporta-se como um rolamento sem folga, podendo atingir</p><p>alta repetitividade nos movimentos dos carros de movimentação. A qualidade do sistema</p><p>de acionamento do eixo impacta na repetibilidade do eixo, na resolução da máquina e na</p><p>repetibilidade da forma e são os fatores determinantes na escolha de uma máquina CNC,</p><p>conforme aponta Groover (2014).</p><p>FIGURA 03 – PEÇA FIXADA EM MESA E COM POSSIBILIDADE</p><p>DE GIRO DURANTE PROCESSO DE USINAGEM EM CNC</p><p>As máquinas CNC podem ser centros de usinagem, tornos CNC, fresadoras, entre</p><p>outros equipamentos. O centro de usinagem é um dos mais comuns, pois é multioperacio-</p><p>nal, então, apresenta maior gama de possibilidade de peças, permitindo executar formatos</p><p>tridimensionais com furações e roscas, bem como gerar objetos em formato cilíndricos,</p><p>retangulares ou qualquer forma que possa ser desenhada.</p><p>As máquinas CNC geralmente apresentam funcionalidades como a troca de fer-</p><p>ramentas, com possibilidade de armazenar mais de uma ferramenta e exigindo apenas</p><p>comando de troca, sendo que o tempo de troca entre as ferramentas é baixo. Algumas</p><p>máquinas apresentam duas superfícies de trabalho, possibilitando operação contínua,</p><p>mesmo entre abastecimentos e desabastecimentos. As máquinas apresentam comandos e</p><p>componentes para operação em alta velocidade de rotação, mas possuem exatidão elevada</p><p>de parada e posicionamento. Contam também com sistemas de refrigeração acionados por</p><p>comandos. Os dispositivos de segurança também são parte das máquinas e apresentam</p><p>sensores intertravados para evitar acidentes, conforme leciona Fitzpatrick (2013).</p><p>44UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>O torno CNC também é difundido e apresenta características similares ao centro de</p><p>usinagem, porém limita-se à produção de peças cilíndricas. Um torno CNC típico contém</p><p>painel externo com botões para comando numérico e execução da programação e controle</p><p>na execução (Figura 4), a pedaleira aplicada para fixação da peça e a carcaça externa.</p><p>Há a possibilidade de abertura da porta para troca de ferramentas, manutenção, retirada</p><p>e fixação da peça, entre outras funcionalidades. Internamente, observam-se a placa com</p><p>castanhas para fixação da peça, similar ao torno manual, o magazine de ferramentas, os</p><p>barramentos, o sistema de refrigeração, dentre outros componentes.</p><p>FIGURA 04 – PAINEL EXTERNO À MÁQUINA CNC PARA PROGRAMAÇÃO E CONTROLE</p><p>As máquinas CNC normalmente apresentam dois ou três eixos de movimento</p><p>para que se possa usinar qualquer forma, para atender as necessidades e especificações.</p><p>Certas configurações incluem movimentos de ferramentas e mesa, que adicionam eixos</p><p>às máquinas, podendo chegar a nove eixos. As máquinas CNC podem apresentar uma</p><p>ou várias ferramentas, sendo que as máquinas com uma ferramenta podem executar um</p><p>número menor de operações do que as que apresentam mais ferramentas. A quantidade de</p><p>eixos e de ferramentas depende das definições da empresa, pois o custo do equipamento</p><p>aumenta com as funcionalidades adicionais. O benefício de mais recursos é permitir a</p><p>execução de peças complexas em uma única máquina, enquanto, para máquinas com uma</p><p>ferramenta, por exemplo, há necessidade de movimentação da peça para a sua finalização.</p><p>45UNIDADE 2 PROCESSOS DE USINAGEM II</p><p>Todas as máquinas CNC são comandadas por um sistema de coordenadas</p><p>cartesianas para a elaboração de qualquer perfil geométrico desejado. As coordenadas</p><p>são todos os pontos relacionados com a geometria do desenho, que orientam o pro-</p><p>gramador na elaboração dos programas CNC. O mais simples de analisar é o sistema</p><p>de coordenadas do torno CNC, pois apresenta normalmente dois eixos. O eixo X é o</p><p>eixo transversal da máquina e está relacionado, no torno CNC, com as coordenadas</p><p>de diâmetro. Nele se aplica o ponto de referência, que coincide com a linha de centro</p><p>do eixo árvore principal da máquina, denominado X0. O eixo Z é o eixo longitudinal e</p><p>é relacionado, no torno CNC, com as coordenadas de comprimento da peça. O ponto</p><p>de referência pode ser estabelecido em qualquer lugar, de acordo com o programador,</p>