Metalurgia do Pó Cap11 Estudos de Casos

Prévia do material em texto

DIREITOS AUTORAIS 
 
 
O material contido neste documento é parte integrante do livro 
 
 
A METALURGIA DO PÓ: alternativa econômica com menor impacto ambiental 
Autor: Grupo Setorial de Metalurgia do Pó 
Editora: METALLUM EVENTOS TÉCNICOS E CIENTÍFICOS 
I.S.B.N.: 978-85-62404-00-9 
Edição: 1ª Ed. / 2009; Idioma: Português; País de Origem: Brasil 
 
 
Seu conteúdo apresenta 15 estudos de casos de conversão para material 
sinterizado e poderá ser reproduzido parcialmente ou totalmente, ser utilizado na 
elaboração de outra obra, ser utilizado em trabalhos acadêmicos ou profissionais, 
apresentações eletrônicas, web sites ou qualquer outro meio de divulgação ou 
formato de mídia, desde que a obra original seja referenciada como fonte da 
informação, assim como o site www.metalurgiadopo.com.br. 
 
 
Os casos apresentados devem ser considerados apenas como referência. As 
especificações corretas para o desenvolvimento de um novo produto só poderão 
ser definidas por uma empresa ou profissional capacitado, mediante o estudo da 
aplicação do componente a ser desenvolvido. 
 
 
ESTE MATERIAL NÃO PODERÁ SER ASSOCIADO A EMPRESAS QUE NÃO SEJAM 
PARTICIPANTES DO GRUPO SETORIAL DE METALURGIA DO PÓ. 
 
 
 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó 
3 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
11 
 
ESTUDOS DE CASOS 
 
 
 
 
Nas páginas a seguir são exemplificados vários casos de conversão de peças 
estruturais para o sinterizado. São peças que eram antes fabricadas por outros processos 
tais como usinagem, fundição, microfusão, forjamento, estampagem, trefilação ou 
laminação, dentre outros. São apresentadas também as vantagens obtidas em cada uma 
das conversões. 
 
De forma resumida, os benefícios obtidos nestas conversões foram: 
 
• Melhora no desempenho do produto final 
• Maior precisão dimensional 
• Melhora da resistência mecânica 
• Melhora das propriedades tribológicas 
• Propriedades autolubrificantes 
• Eliminação de processos poluentes 
• Redução de custo 
• Redução do ruído 
• Redução do número de etapas de fabricação 
• Redução do número de componentes na peça 
• Redução do lead-time de fabricação 
• Redução do peso final 
 
 
As possibilidades de ganho são infinitas. Dependem da criatividade e proatividade 
de cada profissional envolvido na fabricação do produto. 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 4 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 1: Anel para freio ABS 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Sistema de freio ABS. 
 
Projeto original: 
 Material: aço SAE 1020 
Peça fabricada a partir de dois componentes estampados. 
Processo: estampagem, montagem com rebites, usinagem e cromatização. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Material: aço sinterizado DIN D35 
Processo: Compactação, sinterização, usinagem, rebarbação, ferrox e zincagem. 
 
Comentários: 
Vantagens em redução de peso e melhor precisão dimensional, importante na 
montagem do conjunto. 
5 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 2: Anel sincronizador 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Caixa de transmissão. 
 
Projeto original: 
Material: latão 
Processo: forjado e usinado (2 operações). 
 
Conversão para o sinterizado: 
Material: aço sinterizado MPIF FN-0208-35 
Processo: compactação, pré-sinterização, recompactação, sinterização, usinagem 
(1 operação) e carbonitretação. 
 
Comentários: 
Vantagem no aumento da resistência mecânica do componente. 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 6 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 3: Tampa da polia 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Tampa da polia do alternador 
 
 Projeto original: 
Material: aço SAE 1020. 
Peça fabricada a partir de dois componentes usinados. 
Processo: porca – usinagem (2 operações), recartilhagem. 
corpo – usinagem (5 operações), montagem da porca por interferência. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Material: aço sinterizado MPIF F-0005-20 
Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação) e ferrox. 
 
Comentários: 
O componente foi reprojetado para adaptação ao sinterizado. 
Originalmente feito em duas peças e com várias operações de usinagem, em 
sinterizado é feito em uma só peça com ganho da operação de montagem e da qualidade 
do conjunto. 
7 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 4: Arruela suporte 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística – Amortecedor de suspensão. 
 
Projeto original: 
Material: aço ABNT 12L14 
Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Material: aço sinterizado MPIF F-0005-15 
Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação), ferrox. 
 
Comentários: 
Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem 
antes da montagem da peça. 
 
 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 8 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 5: Porca da haste 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística – Amortecedor de suspensão. 
 
Projeto original: 
Material: aço ABNT 12L14 
Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra sextavada. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Material: aço sinterizado MPIF F-0005-15 
Processo: compactação, sinterização, calibração, rosqueamento e ferrox. 
 
Comentários: 
Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem 
antes da montagem da peça. 
9 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 6: Engrenagem 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Engrenagem 
 
Projeto original: 
- Chapa estampada: Estampado, cromatizado. 
- Aço trefilado: Trefilado, usinado, cementado e tratado térmicamente. 
As duas peças são montadas por interferência. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Aço sinterizado MPIF FC-0205-35 
Compactado e sinterizado. 
 
Comentários: 
A peça original passava por várias etapas de fabricação. 
1- Material trefilado: Barras de 3 metros de comprimento com o formato dos 
dentes da engrenagem. A barra era colocada em torno automático que usinavam o furo 
central e o rebaixo necessário para a montagem na peça estampada. Posteriormente 
passava por uma etapa de cementação e tratamento térmico. 
2- Material estampado: Executado pelo cliente em prensas de estamparia e 
enviado para zincagem. 
As peças eram posteriormente montadas em uma prensa. O resultado era uma 
peça com baixa precisão dimensional que encurtava a vida do produto final. A montagem 
entre as peças apresentava falhas, não suportando o torque exigido para aplicação. 
A peça sinterizada é um monocomponente cujo material possui 0,5% de carbono. 
Mesmo sem o tratamento térmico a peça dobrou a vida útil do produto final. 
 
 
 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 10 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 7: Pino Guia 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística – Caixa de mudança (Câmbio) 
 
Projeto original: 
Perfil de Aço 
Laminado, conformado, usinado e tratado termicamente. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Compactado e sinterizado com tratamento térmico simultâneo (sinterhardening). 
 
Comentários: 
02 etapas de processo reduzidas na conversão do material original para o 
sinterizado. 
 
11 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.brCaso 8: Núcleo magnético 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Solenóide de motor de partida 
 
Projeto original: 
Aço 
Conformado a frio e usinado. 
 
Conversão para o sinterizado: 
MPIF-FY4500, compactado e sinterizado. 
 
Comentários: 
Material original era fabricado em 05 etapas: corte da barra de aço em forma de 
bolacha, recobrimento com estearato, conformação a frio do cubo, recozimento 
completo, estampagem dos rasgos, acabamento por usinagem do diâmetro do cubo e do 
diâmetro central, e recozimento final para recristalizar a microestrutura e recuperar as 
propriedades magnéticas. Material sinterizado reduziu o processo para 02 etapas. 
 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 12 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 9: Blank de Rotor 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Bomba de direção hidráulica. 
 
Projeto original: 
Aço 
Torneado, brochado, tratado termicamente, serrado/retificado (10 canais), e 
retificado nas faces. 
 
Conversão para o sinterizado: 
MPIF-FLC4608, compactado, sinterizado e simultaneamente tratado 
termicamente (sinterhardening), e retificado. 
 
Comentários: 
Fluxo de processo reduzido de 06 etapas para 03 etapas, além do fato de todos os 
rasgos e o entalhado serem gerados simultaneamente na etapa de compactação do 
sinterizado. 
 
13 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 10: Flange 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Ferramenta elétrica – Serra mármore 
 
Projeto original: 
Aço 
Torneado, furado, rosqueado e galvanizado. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Compactado, sinterizado, e ferroxidado. 
 
Comentários: 
Projeto da peça foi completamente modificado resultando na eliminação do 
rosqueado central e furos satélites, e mudando-se o sistema de fixação no conjunto. Isto 
resultou em forte redução de custo. 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 14 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 11: Borrifador de Óleo 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística – Motor diesel, refrigeração de pistão 
 
Projeto original: 
Aço 
Corpo fabricado com perfil cortado, usinado, furado. 
 
Conversão para o sinterizado: 
MPIF-FC0208, corpo moldado, sinterizado e ferroxidado. 
 
Comentários: 
Foram eliminadas 03 operações de usinagem do corpo. Demais operações 
(montagem do tubo e brazagem) foram mantidas. 
15 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 12: Capa de Mancal 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Capa de mancal de eixo de comando, motor diesel. 
 
Projeto original: 
Ferro fundido 
Usinado, cortado, furado, colocado buchas de localização. 
 
Conversão para o sinterizado: 
MPIF-FC0208 compactado, sinterizado e dividido por fratura. 
 
Comentários: 
O sinterizado já é compactado com os furos de montagem. Passa depois por uma 
etapa de fratura que acaba por dispensar o uso de buchas localizadoras e torna-se um 
poka-yoke de montagem. 
Esta peça ganhou um premio de design da MPIF em 2006. 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 16 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 13: Garfo de engate de 3a/4a velocidades 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio). 
 
Projeto original: 
Ferro fundido. 
Usinado, tratado termicamente e polímero injetado nas sapatas. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Aço sinterizado DIN 30910 Sint D39 
Compactado, sinterizado, calibrado, usinado, tratado termicamente e polímero 
montado nas sapatas. 
 
Comentários: 
Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor 
variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 14: Garfo de engate de reverso 
 
 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio). 
 
Projeto original: 
Ferro fundido. 
Usinado. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Aço sinterizado DIN 30910 Sint D39 
Compactado, sinterizado, calibrado, usinado. 
 
Comentários: 
Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor 
variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Capítulo 11 – Estudos de Casos 18 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
Caso 15: Polia de eixo comando 
 
 
 
 
 
 
Aplicação: 
Automobilística – Motor diesel. 
 
Projeto original: 
Polia em aço estampado e repuxado. 
Cubo em aço estampado. 
Montagem com parafusos. 
 
Conversão para o sinterizado: 
Aço sinterizado DIN 30910 Sint D10 
Compactado, sinterizado, calibrado, usinado. 
 
Comentários: 
Redução de custo em função da unificação em uma única peça, eliminando 
componentes e operação de montagem. Maior precisão dimensional e acabamento 
superficial, com melhoria do desempenho e aumento da vida. 
 
 
19 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br 
 
 
 
 
 
 
 
 Grupo Setorial de Metalurgia do Pó 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mais informações sobre componentes sinterizados poderão ser obtidas no site 
 
www.metalurgiadopo.com.br 
 
 
 
Solicitação para apresentação de cursos e palestras, assim como dúvidas 
sobre a tecnologia, entrar em contato através do email: 
 
contato@metalurgiadopo.com.br