Exercícios Processos de Fabricação

Prévia do material em texto

1- Quais seriam as habilidades básicas que teríamos de ter para exercer o trabalho em uma indústria como engenheiro de produção? Explique e exemplifique cada uma delas. 
As habilidades básicas requeridas pelos engenheiros de produção na indústria podem ser definidas como:
*Iniciativa empreendedora, que trata da capacidade de trabalhar em equipes multidisciplinares;
*Iniciativa para auto aprendizado e educação continuada, ou seja, ter conhecimento sobre questões pertinentes sobre leis;
*Comunicação oral e escrita, que engloba pensar globalmente e e agir localmente;
2- E ainda competências? Explique cada uma delas. 
As competências especificas englobam:
*Gerenciar projetos, processos, operações e pessoas no ambiente produtivo;
*Identificar, formular e resolver problemas de engenharia usando ferramentas estatísticas e matemáticas;
*Acompanhar os avanços tecnológicos e inseri-los a serviço da empresa a fim de prever demanda, aumento da competitividade e otimizar o fluxo de informações da organização, por exemplo;
*Exercer cidadania comprometida, crítica e propositiva;
*Planejar, operacionalizar e melhorar sistemas de produção, de gestão da qualidade, desenvolvimento de produtos e processos, gestão de custos, gestão de saúde e segurança e gestão do meio ambiente.
3- “Conformação é o processo mecânico, onde se obtém peças, através dos tipos de esforços aplicados”. Explique melhor esta afirmação e de exemplos. 
Os processos de conformação mecânica são constituídos de conformação plástica, onde a tensão aplicada geralmente é inferior ao limite de resistência a tração. São processos de modificação da forma pela aplicação de tensão externa.
4- Quais são os principais processos de conformação mecânica?
Os principais processos de conformação mecânicas são: laminação, forjamento, extrusão e trefilação. A imagem representa os processos e aplicações dos diferentes tipos de conformação.
5- Exercício: Através da ilustração preencha a tabela abaixo.
	Processo
	Esforço Predominante
	Regime de Trabalho
	Ilustração
	Extrusão
	Compressão indireta
	Quente e frio
Tubos, barras perfis; peças pequenas e longas
	
	Estampagem
	Compressão indireta em parte
	Quente e frio
Peças a partir de chapas
	
	Laminação
	Compressão direta
	Quente e frio
Placas chapas, barras e perfis.
	
	Forjamento
	Compressão direta
	Quente e frio
Pecas forjadas
	
	Trefilação
	Compressão indireta
	Frio
Barras, arames, fios, tubos
	
6. Os processos de conformação podem ser classificados em: de exemplos e explique cada um deles.
*Laminação: através de compressão indireta, na qual a espessura de uma chapa é reduzida pela ação de espremer a peça entre dois rolos cilíndricos. Exemplos: placas, chapas e barras de diferentes seções;
*Forjamento: é feito por esforços compressivos, tendendo a fazer o material a assumir o contorno da ferramenta conformadora. Exemplo: fabricação de parafuso;
*Extrusão: processo em que a peça é empurrada contra uma matriz conformadora, com redução da seção transversal. É realizado a quente. Exemplo: estampagem;
*Trefilação: material passa por uma abertura entre dois cilindros giratórios, reduzindo a seção transversal. É realizado a frio. Exemplo: fios e tubos.
7- Qual a vantagem de utilizar cadeiras de laminação tipo duo reversível ou retorno por cima?
 A laminação tipo duo reversível é usado na laminação a quente de lingotes. A vantagem de utilizar este método é em termos de produtividade. O material é deformado num sentido, após os rolos são parados, e há então a inversão do sentido de rotação dos rolos, e o material é laminado no sentido inverso, ou seja, há uma melhoria na velocidade de trabalho.
8 – Para laminação continua, todas as cadeiras devem rotacionar na mesma velocidade?
Não. A cada cadeira de laminação a chapa diminui a sua espessura e aumenta o seu comprimento, portanto, para a próxima cadeira de laminação a velocidade deve ser maior tendo em vista a manutenção do volume da chapa.
9- Qual processo de laminação que causa o encruamento no material?
A laminação a frio, provoca-se o aparecimento no metal o efeito de encruamento, ou seja, o aumento da resistência mecânica com a deformação plástica.
10- Qual processo de conformação que utiliza mesmo força para obtenção do produto?
 O processo de conformação de laminação, sendo composta por dois cilindros de mesmo diâmetro, girando em sentido oposto, com a mesma velocidade periférica e colocados um sobre outro.
11- Cite os tipos de esforços, provocados nos processos de conformação para obter um produto manufaturado?
 Os esforços envolvidos na laminação são: o material é submetido a tensões compressivas elevadas, resultantes da ação de prensagem dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes do atrito entre os rolos e o material. As forças de atrito são também responsáveis pelo ato de "puxar" o metal para dentro dos cilindros.
12- Por que se realiza a laminação a frio?
 A laminação a frio é a etapa final do processo de laminação que tem por objetivo o acabamento do metal, é ideal para a produção de chapas, folhas e tiras de aço que, a partir desse processo de fabricação, passam a apresentar:
* Acabamento superficial brilhante;
* Superfície Limpa;
* Excelente tolerância dimensional com uma menor espessura;
* Microestrutura refinada;
* Propriedades mecânicas adequadas para os processos de estampagem, dobramento, calandragem, furação, entre outras.
13-Quais as vantagens da laminação a frio com relação a laminação a quente?
LAMINAÇÃO A QUENTE: utilizada para materiais que tenham baixa plasticidade a frio.
* Serve como etapa de preparação para laminação final, a frio;
* Permite grandes reduções de espessura;
* Forças de laminação menores que as da laminação a frio;
* Produz acabamento superficial pobre;
* Resulta em tolerâncias dimensionais largas.
LAMINAÇÃO A FRIO:
* Requer material com boa plasticidade a frio;
* É precedida por laminação a quente;
* As reduções de espessura são limitadas pelo encruamento;
* As forças de laminação são bem maiores que as da laminação a quente;
* Produz acabamento superficial bom ou ótimo;
* Resulta em tolerâncias dimensionais mais estreitas que a laminação a quente.
14 - O que é extrusão?
A extrusão é um processo de conformação de materiais plásticos ou metálicos. A peça é conformada pela ação de tenções (tração e compressão), ao passar por um tarugo ou lingote, por uma abertura no meio da ferramenta, adquirindo formato desejado pelo molde ou orifício. A força predominante é a compressão indireta.
A extrusão metálica, pode ocorrer a quente ou a frio. Na fria, há melhor acabamento e eliminação de oxidação, diferentemente do trabalho a quente, que proporciona maior facilidade no processo de conformação.
15 - Que tipos de produtos são fabricados pelo processo de extrusão?
No processo de extrusão podem ser gerados barras (redondas, quadradas, hexagonais, etc.), arames, tubos e perfis (ocos ou maciços) de formas diversas. As aplicações destes materiais são observadas na fabricação de quadros de janelas e portas, trilhos de portas deslizantes e maçanetas, trancas e engrenagens.
Os materiais metálicos comumente extrudados são o alumínio, magnésio, chumbo, cobre e suas ligas.
16 - Escreva (V) para verdadeiro e (F) para as afirmações apresentadas abaixo.
( F ) Rolos de arame, cabos e fios elétricos são produtos fabricados por extrusão.
Obs.: é observado em processo de trefilação.
( V ) O alumínio pode ser extrudado em uma grande quantidade de perfis.
( F ) A temperatura de aquecimento do bloco de metal a ser extrudado deve ser a mais alta possível.
17 - Explique a diferença entre a extrusão direta e indireta?
No processo direto, um tarugo cilíndrico é colocado em uma câmara e forçado através de uma abertura de matriz de um pistão hidráulico. Essa abertura pode ser circula ou de qualquer outro formato, como observado na figura ao lado.
O pistão age sobre o tarugo, forçando sua passagem pelaferramenta, colocada no lado oposto do recipiente e provocando uma intensa ação de atrito entre o tarugo e o recipiente de extrusão.
No processo indireto, a matriz se desloca na direção do tarugo. É conhecido como reverso ou inverso. O pistão se mantém fixo, com a ferramenta colocada na sua extremidade, e o recipiente com o tarugo avança em sua direção, tornando inexistente o atrito entre o tarugo e o recipiente.
18 - Quais são os tradicionais processos de fabricação e vantagens da conformação mecânica como um processo de fabricação?
* Conformação Primária: não há forma inicial e final bem definida.
	Exemplos: fundição, extrusão por fusão, metalurgia do pó.
* Usinagem: A forma é obtida por remoção do material.
	Exemplo: serra, torno fresa, etc.
* Junção ou união: Metalúrgica:
	Exemplo: solda, brasagem Mecânica: rebites, acoplamento, etc.
* Tratamento do metal: não há mudança de forma e sim na propriedade e aparência.
	Exemplo: tratamento térmico; tratamento superficial.
* Conformação Mecânica: ocorre por meio da deformação plástica.
	Exemplo: Laminação, trefilação, forjamento, extrusão, etc.
Dentre as vantagens da conformação mecânica estão: a geração de pouca ou nenhuma geração de sucata, obtenção da forma final em curto espaço de tempo, melhores propriedades mecânicas e metalúrgicas (resistência, tenacidade, tamanho de grão, etc.)
19 - Fale sobre as Tensões na Conformação Mecânica e de exemplos.
As tensões aplicadas para deformar plasticamente o material são geralmente compressivas, como observada em processos de laminação, forjamento, trefilação e extrusão. Em alguns processos como estiramento, dobramento e corte, as solicitações de tensão são predominantes.
20 – O que significa:
a) Processos de deformação plástica: Ocorre quando um corpo metálico atinge a tensão limite de escoamento e a peça inicia um processo de deformação permanente. São operações que induzem mudança de forma numa peça por meio de forças aplicadas em várias ferramentas e matrizes.
b) Processos de deformação localizada: envolvem larga quantia de deformação plástica. A razão seção transversal área/volume é pequena para a maioria das operações, a condições a quente ou a morno são preferidas apesar de que algumas operações serem executadas à temperatura ambiente. Exemplo de aplicação: Laminação, extrusão, trefilação, forjamento.
c) Processos de conformação de chapas: o material está sujeito somente a mudança de forma, ou seja, o processo envolve deformação generalizada. A razão seção transversal área/volume é muito alta. São operações realizadas à frio. Observado na estampagem.
21 . Fale sobre deformação plástica, conceituando e exemplificando.
É observado após a limite elástico, no qual a deformação se torna permanente, envolvendo uma fase plástica. O processo de deformação plástica envolve a deformação por escorregamento, por via de movimento de discordância e por maclação.
Os materiais podem ser solicitados por tensões de compressão, tração ou de cisalhamento. Como a maioria dos metais são menos resistentes ao cisalhamento que à tração e compressão (esse são compostos por componentes de cisalhamento), pode-se dizer que os metais se deformam pelo cisalhamento plástico ou pelo escorregamento de um plano cristalino em relação ao outro.
Na discordância há movimento dos átomos devido à tensão aplicada. Durante este processo ligações são quebradas e outras refeitas. No escorregamento, ocorre o cisalhamento, onde um plano de átomos desliza sobre o plano adjacente.
22 - Quais seriam as vantagens e desvantagens do trabalho a Frio e a quente e ainda responda “Porque escolher o trabalho a quente ao invés do trabalho a frio?”.
O trabalho a frio ocorre abaixo da temperatura de recristalização (menor temperatura onde estrutura deformada a frio é restaurada ou substituída por uma nova), sendo este valor próximo da temperatura ambiente. Ocorre o fenômeno de encruamento (o aumento da resistência mecânica com a deformação plástica) e os grãos alongam-se na direção do esforço mecânico aplicado. Permite aumentar a resistência mecânica de certos metais não-ferrosos que não são endurecíeis por tratamentos térmicos.
* Vantagens: Melhor controle dimensional e acabamento superficial; aumento da resistência mecânica e dureza do material.
* Desvantagens: Maior energia para deformar e menor deformação; após a conformação, material detém elevado estado de tensões; exigência de ferramentas de suporte maior tensão.
No trabalho a quente, o encruamento é eliminado pela recristalização (propriedades mecânicas voltam ao estado original e há recuperação dos grãos tensionados). Proporciona aumento da dureza, utiliza menor energia para deformar e maior capacidade de deformação sem fissura. Ocorre o recozimento (crescimento de grãos)
* Vantagens: emprego de menor esforço mecânico para deformação, promove refinamento da estrutura do material e melhora da tenacidade, elimina porosidade, deforma profundamente devida a recristalização.
* Desvantagens: exige ferramental resistente ao calor, material sofre maior oxidação, formando casca de óxidos, não permite a obtenção de dimensões dentro de tolerâncias estreitas.
A preferência pelo trabalho a quente ocorre devido a capacidade de deformação plástica quando comparada com o trabalho a frio ou a morno. Isso, considerando que há ductilidade maior, coeficiente de encruamento zero e menor coeficiente de resistência.
23 - Em visita técnica a AGL procure identificar o conteúdo teórico na pratica?
Entre alguns métodos observados na empresa, há processos de conformação por usinagem. A técnica corresponde a remoção do material sob forma de cavaco (porção retirada de material), podendo realizar furos e melhorias superficiais. Dentre os tipos de processo, foi destacado o torneamento de peças para confecção das travas magnéticas das portas.
Nos processos que são utilizados carcaças metálicas, foi observado o método de conformação por estampagem, que consiste na modelagem de chapas, normalmente a frio, onde é aplicado força ao material, de forma a moldá-lo.
24- Como podem ser classificados os processos de conformação plástica dos metais?
Trabalhar com a conformação plástica dos metais pode contribuir para obtenção de peças com especificações relativas dimensões e forma, propriedade mecânicas e condições superficiais. Para isso os processos podem ser classificados de acordo com a temperatura de esforço predominante e de trabalho, a forma do material trabalhado, o tamanho da região de deformação, o tipo de fluxo do material e tipo do produto obtido (acabado ou semicabado).
25- Quanto ao tipo de esforço predominante, o corte de chapas e a fabricação de tubos, barras e perfis se encaixam em que processos de conformação mecânica?
O processo de laminação consiste na passagem de um corpo sólido entre dois cilindros, que giram na mesma velocidade, mas em sentidos contrários. Para a fabricação de materiais é importante considerar as especificações destes cilindros, sendo os cilindros de matriz reta indicados para a laminação de placas e chapas, enquanto os cilindros que apresentam ranhuras ou passagens (aberturas) são utilizados na laminação de barras e perfis.
Para o corte chapas e torção de barras, é usado o processos de conformação por cisalhamento, que consiste na aplicação de forças cisalhantes a fim de romper o material no seu plano de cisalhamento.
Para a fabricações de tubos e barras também é possível através de processo de trefilação, onde consiste em conduzir um fio (barra ou tubo) através de uma ferramenta com formato cilíndrico e orifício central com diâmetro crescente, por onde passa o material, e tem forma de funil, provocando redução da sua seção.
Além disso, ambos em material metálico, podem ser produzidos a partir do processo de extrusão, porém de forma limitada devido as questões operacionais, já que os metais exigem alta temperatura e pressões de trabalho especificas, que podem dificultar a lubrificação.
26 – Os trabalhos a frio ou a quente permitem que apeça sofra várias etapas de conformação plástica sem precisar de tratamentos térmicos intermediários. Critique esta afirmação
No trabalho mecânico a frio provoca-se o aparecimento no metal do chamado efeito de encruamento, ou seja, o aumento da resistência mecânica com a deformação plástica. Permite aumentar a resistência mecânica de certos metais não-ferrosos que não são endurecíveis por tratamentos térmicos. 
No trabalho mecânico a quente, a deformação plástica é realizada numa faixa de temperatura, e durante um determinado tempo, em que o encruamento é eliminado pela recristalização do metal. Um metal na sua condição encruada possui energia interna elevada em relação ao metal não deformado plasticamente. Aumentando-se a temperatura, há uma tendência do metal retornar a condição mais estável de menor energia interna. O tratamento térmico para obter esse efeito é denominado recozimento e, além da recuperação da estrutura cristalina do metal, este tratamento provoca a diminuição da resistência mecânica e a elevação da ductilidade.
Outros tipos de tratamento térmico: recozimento, recristalização, tempera e revenimento. 
27. De que forma a estrutura bruta de fusão influencia no desempenho de um material que será submetido a um ou mais processos de conformação plástica?
Ao trabalhar com o material a quente, há uma modificação da estrutura granular do material, adquirindo condições mais estáveis e com menor energia interna, através do recozimento, que diminui a resistência mecânica e eleva a ductilidade. Desta forma, o processo a quente proporciona a homogeneização química das estruturas brutas, como a eliminação de segregações, e aumento da tenacidade e ductilidade do material, em relação ao material bruto de fusão.
28. Como se apresentam as propriedades mecânicas de um produto forjado a frio e a quente?
As propriedades mecânicas dos produtos forjados são limitadosà temperatura de trabalho (quente ou frio). Sabe-se que o trabalho a frio proporciona maior resistência e ductilidade menores, bem como índice de rugosidade menor.
Os trabalhos a quente têm como característica principal a utilização de altas temperaturas para formar o processo de recozimento. Neste processo ocorre a recristalização do material, proporcionando maior ductilidade e menor resistência mecânica. Além disso, este trabalho pode proporcionar aumento da tenacidade do material, bem como a eliminação de bolhas e poros por caldeamento. Porém, outras aspectos observados sugerem que há necessidade de grande tolerância dimensional devido a expansão e contração térmica dos materiais. Também há grande investimento em equipamentos especiais egastos com energia para o aquecimento de peças, além de sugerir um desgaste maior com ferramentas, já que a lubrificação dos mesmos é mais difícil.
Os trabalhos a frio ocorre o processo de encrustamento, que proporciona o aumento da resistência mecânica com a deformação plástica. O processo faz com que os grãos se alonguem na direção do esforço mecânico aplicado, proporcionando melhor controle dimensional e acabamento superficial. Contudo, exige ferramentas que suportem maiores tensões e necessita de maior energia para se transformar. O produto final apresentam menor deformação e elevado estado de tensão após o processo de conformação (menor ductilidade).
29. Como é constituída a matéria-prima para o processo de trefilação?
A matéria-prima para o processo de trefilação é um produto na forma de arame (barra ou tubo) obtido pelo processo de extrusão (para metais não ferrosos) ou pelo processo de laminação (para metais ferrosos e não ferrosos).
30. Por que a trefilação é denominada de processo de compressão indireta?
No processo de compressão indireta, as forças externas aplicadas sobre a peça podem ser tanto de tração como de compressão. Como o esforço externo é de tração, e o esforço que provoca a deformação é de compressão, o processo de trefilação, é classificado como de compressão indireta. Os esforços preponderantes na deformação são esforços de compressão exercidos pelas paredes do furo da ferramenta sobre o fio no momento de sua passagem.