Introdução aos Processos de Fabricação - Introdução

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Introdução aos Processos 
de Fabricação
Cursos de Graduação em Engenharia de Produção e Engenharia 
Mecânica
Introdução
Por que estudar?
� Compreender como o processo de fabricação influencia na qualidade final e no preço do produto 
(avaliar: rolo de moenda, relógio, cadeira, celular, carro, navio, avião, sapato e computador) e/ou 
serve para medir a condição econômica de um país;
� Avaliar as aplicações dos diferentes processos de fabricação e os possíveis empregos 
conjuntos (projeto x custo x produtividade x mão de obra x cliente);
� Compreender os limitantes na relação material x processos de fabricação “transformação”
(estrutura bruta de fusão, zona termicamente afetada, meio – rugosidade x formação de bactérias 
“indústria alimentícia” e pH x resistência à corrosão);
� Entender os motivos da relação processo(s) de fabricação x critérios de segurança x vida em 
serviço (programação de “parada” de uma planta industrial e normas regulamentadoras). 
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Introdução
� Fabricação: construção de objetos, atividade essencial para a prosperidade das 
nações desenvolvidas e em desenvolvimento. Exemplo: Nos EUA, a indústria de 
fabricação é responsável por aproximadamente 12% do PIB.
� Tecnologia: utilização da ciência para prover à sociedade os elementos 
necessários a sua sobrevivência e aos seus anseios. Exemplos?
� Processo de fabricação: representa um fator crítico na viabilidade de uma dada 
tecnologia.
O que é manufatura?
� Significado: manus (mãos) + factus (fazer) = feito à mão.
� Contexto tecnológico: aplicação de processos físicos e químicos para modificar 
a geometria, as propriedades e/ou a aparência de um material, a fim de produzir 
peças ou produtos.
� Contexto econômico: transformação de matérias-primas em itens de valor 
agregado por meio de uma ou mais etapas de processamento e/ou montagem.
Exemplos: Conversão do minério de ferro em aço, transformação da areia em 
vidro, refino do petróleo, etc.
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O que é manufatura?
Processamento tecnológico Processamento econômico
Indústria de fabricação
Serviços 
jurídicos
Imobiliárias
Reparo e 
manutenção
Restaurantes
Comércio 
varejista
Turismo
Transportes
Comércio 
atacadista
Bancos
Telecomunicações
Educação
Entretenimento
Mercado financeiro
Governo
Saúde
Hotelaria
Tecnologia da 
informação
Seguros
Equipamentos
Produtos metalúrgicos
Processamento de 
alimentos
Vidro, cerâmica
Máquinas pesadas
Papel
Refino do petróleo
Farmacêutica
Plásticos
Indústrias de energia
Aeroespacial
Vestuário
Automotiva
Siderurgia
Materiais de construção
Química
Computadores
Construção civil
Eletrodomésticos
Eletrônicos
Pneus e borracha
Agricultura
Sivicultura
Pesca
Pecuária
Pedreira
Mineração
Petróleo
Setor terciário (Serviços)Indústria secundária
Indústria 
Primária
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Produtos manufaturados
� Bens de consumo: são comprados diretamente pelos consumidores. 
Exemplos: carros, computadores, televisão.
� Bens de capital: são aqueles que serão adquiridos por empresas que 
produzirão bens ou fornecerão serviços (setor terciário).
Exemplos: aeronaves, computadores, equipamentos de comunicação, 
ferramentas e equipamentos para edificações.
Variedade do produto e volume da produção
� Volume de produção anual:
- Baixa produção: 1-100 unidades/ano;
- Média produção: 100-10 000 unidades/ano;
- Alta produção: 10 000-milhões de unidades/ano.
� Variedade do produto: será elevada se houver um número elevado de tipos de 
produtos na fábrica. Pode ser leve ou severa.
Relação entre variedade do produtos e o volume 
de produção das indústrias
Indústrias de fabricação tendem a 
se especializar na combinação de 
quantidade-variedade de produtos.
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Capabilidade na indústria de fabricação
� Capabilidade tecnológica: conjunto de processos de fabricação disponíveis. Exemplos: 
laminação, usinagem e fabricação de carros – processos que podem executar.
� Limitações físicas dos produtos: tamanho e peso dos produtos manipulados pela fábrica. Os 
equipamentos para fabricação e transporte devem ser projetados para processar e transportar 
produtos que tenham peso e tamanho compatíveis.
� Capabilidade de produção: quantidade máxima de peças que pode ser produzida e dado 
período (mês, ano), considerando as condições operacionais (horas por turno de trabalho, turnos 
por semana, número de funcionários, etc) = capacidade fabril ou capacidade de produção.
Materiais de engenharia utilizados em fabricação
� Metais: geralmente são utilizadas ligas compostas por dois ou mais elementos 
químicos, sendo pelo menos um deles de natureza metálica.
Metais
Não ferrosos: incluem os elementos 
metálicos e ligas que não incluem o ferro: Al, 
Cu, Au, Mg, Ni, Ag, Sn, Ti, Zn.
Ferrosos: contém ferro como elemento base. Grupo 
comercial mais importante = >3/4 do peso de todo o 
metal empregado no mundo.
Aços (0,02-2,14%C): categoria mais 
importante; utilizados na construção civil, 
transporte, automóveis e muitos outros 
dispositivos e equipamentos.
Ferros fundidos (2,14-6,7%C):
fabricados a partir dos processos de 
fundição. Contem Si e outros 
elementos de liga. 
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Materiais de engenharia utilizados em fabricação
Cerâmicas
Tradicionais: argila (silicatos de Al hidratados e 
outros minerais – tijolos e telhas), sílica (matéria 
prima para quase todos os vidros), alumina e 
carbeto de silício (abrasivos).
Avançadas: podem incluir alguns dos materiais 
tradicionais com propriedades aprimoradas por 
diversas técnicas e requerem métodos de 
processamento modernos. Exemplos: metal duro 
(carbetos utilizados como ferramentas de corte) e 
nitretos (nitretos metálicos e semimetálicos
utilizados em abrasivos e ferramentas de 
usinagem). 
� Cerâmicas: materiais compostos por elementos metálicos e não metálicos (O, C, N).
Materiais de engenharia utilizados em fabricação
Cerâmicas
Cristalinas: fabricadas a partir de pós e 
aquecidas a uma temperatura abaixo do ponto de 
fusão, promovendo o coalescimento e ligação 
entre os particulados dos pós.
Vidros: são fundidos e moldados por processos 
tais como o tradicional sopro.
� Cerâmicas: materiais compostos por elementos metálicos e não metálicos (O, C, N).
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Materiais de engenharia utilizados em fabricação
� Polímeros: compostos pela repetição de unidades estruturais chamadas de meros, formando 
cadeias longas a partir de ligações covalentes, as quais são compostas basicamente por C, H, 
N, O, Cl.
Polímeros
Termoplásticos: Amolecem e 
fundem quando aquecidos e 
endurecem quando resfriados 
(processo reversível). Exemplos: 
polietileno, poliestireno, PVC e 
nylon.
Termofixos: Tornam-se 
permanentemente duros durante 
sua formação e não amolecem com 
aquecimento. Exemplos: resina, 
borrachas vulcanizadas.
Elastômeros: apresentam 
comportamento bastante 
elástico. Exemplos: borracha 
natural, silicone.
Materiais de engenharia utilizados em fabricação
� Compósitos: material multifásico feito artificialmente. As fases constituintes devem ser 
quimicamente diferentes e devem estar separadas por uma fase distinta (interface). São 
obtidos através da combinação de dois ou mais materiais fisicamente distintos e 
mecanicamente separáveis.
� Possuem propriedades mecânicas superiores e únicas, não obtidas através da utilização 
de seus componentes isoladamente.
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Características
MATRIZ • Fase contínua que aglutina a fase dispersa, mantendo-a unida.
• Mais dúctil
• Transmite parte da tensão aplicada ao reforço
• Protege o reforço
REFORÇO • Fase dispersa
• Incrementa a rigidez e resistência
• Suportam uma fração da carga
As propriedades dos compósitos são uma função das propriedades das fases 
constituintes, das suas quantidades e da geometria (tamanho, distribuição e 
orientação) dafase dispersa.
Materiais de engenharia utilizados em fabricação
Processos de fabricação
� Definição: procedimento realizado 
a fim de realizar transformações 
físicas e/ou químicas no material 
inicial, com objetivo de agregar valor 
a este material.
� Operação unitária: passo único na 
sequência de passos necessárias 
para a transformação do material 
inicial no produto final. Executada 
em equipamento único e de modo 
independente* das demais 
operações.
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Processos de fabricação
� Operações de processamento: transformam o material de um estado do 
acabamento em um estado mais avançado e sempre mais próximo do 
produto final desejado, agregando valor por meio de mudança na 
geometria, propriedades e aspecto do material.
� Operações de montagem: unem dois ou mais componentes objetivando 
criar uma nova entidade, que pode ser chamada conjunto ou subconjunto.
Processos de fabricação: Operações de processamento
� Fontes de energia: mecânicas, térmicas, 
elétricas e/ou químicas.
� Classificação:
1) Processos de mudança de forma;
2) Processos de alteração das propriedades;
3) Processos de modificação da superfície Modelo geral das operações de processamento
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Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos de solidificação: fundição (metais) ou moldagem (plásticos).
Processo de fundição. (1) Verte-se o fluido em uma cavidade de um molde e (2) Retirada da peça após a solidificação do fluido.
Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos de solidificação: fundição (metais) ou moldagem (plásticos).
Peças fundidas de aço inoxidável Garrafas PET obtidas por moldagem por sopro
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Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos com particulados: metalurgia do pó (metais e cerâmicos)
Processamento de particulados. (1) O pó é a forma do material inicial. (2) Compactação. (3) Sinterização.
Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos com particulados: metalurgia do pó (metais e cerâmicos)
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Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos de conformação: metais
Dois processos de conformação: (1) Forjamento: as partes de um molde comprimem o corpo, fazendo com que ele alcance a 
forma da cavidade da matriz. (2) Extrusão: o tarugo é comprimido contra uma matriz contendo um furo na seção transversal.
Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos de conformação: metais
Forjamento Perfis extrudados de Al
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Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos com remoção de material: usinagem
Operações de usinagem mais comuns: (1) Torneamento, em que uma ferramenta monocortante remove metal da peça rotativa 
para reduzir seu diâmetro. (2) Furação, na qual uma broca rotativa avança em direção à peça para produzir um furo e (3) 
Fresamento, quando a peça avança ao encontro de uma ferramenta rotativa com múltiplas arestas de corte.
Processos de fabricação: Operações de processamento
1) Processos de mudança de forma
� Processos com remoção de material: usinagem
Torneamento
Furação
Fresamento
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Processos de fabricação: Operações de processamento
2) Processos de aprimoramento das propriedades: Tratamentos térmicos
� Não alteram a forma da peça, exceto em casos não intencionais.
� A sinterização empregada na metalurgia do pó é considerada um tratamento térmico.
3) Processos de modificação da superfície
� Limpeza: inclui processos químicos e mecânicos para remover impurezas, óleos e outros 
contaminantes da superfície.
� Tratamentos de superfície: incluem processos mecânicos como o jateamento com esferas ou areia e 
processos físicos como a difusão e a implantação iônica.
� Aplicação de revestimento e deposição de filmes: criam uma camada na superfície do material.
Processos de fabricação: Operações de montagem
� União permanente: produz um novo conjunto que não pode ser facilmente 
desconectado.
Exemplos: soldagem, brasagem, solda branca e união com adesivos.
� União semipermanente: une os componentes com uniões que podem ser 
desconectadas com facilidade.
Exemplos: utilização de porcas, parafusos e outros tipos de conexões mecânicas 
rosqueadas.
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Relação microestrutura-processamento-propriedades-desempenho
� Os processos de fabricação visam não só
modificar a forma, mas também conferir ao 
produto o conjunto de propriedade (resistência 
mecânica, dureza, resistência à corrosão, 
condutividade elétrica, densidade, etc) 
requeridas para o seu bom desempenho.
� Por isso é estratégico identificar a rota de 
fabricação que permitirá alcançar esse objetivo 
com o menor número de etapas (menor custo).
Relação microestrutura-composição-processamento-desempenho
� Exemplos
Ilustração de peça cilíndrica fundida e extrudada e 
as diferenças microestruturais resultantes.
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Relação microestrutura-composição-processamento-desempenho
� Conclusão: a seleção da rota de processamento de um produto deve ser feita 
na etapa de projeto, pois:
1) Dependendo da composição química, certas propriedades podem ou não ser 
alcançadas ou certos processos não podem ser aplicados.
2) Mais de um processo pode ser usado para conferir ao material a forma desejada, 
mas cada um resultará em produtos com diferenças na precisão dimensional, 
acabamento superficial, diferenças microestruturais e, consequentemente, 
diferenças nas propriedades.
Referências Bibliográficas
� Groover, M. P. Introdução aos processos de fabricação. Rio de 
Janeiro: LTC, 2014.
� Kiminami, C. S.; Castro, W. B.; Oliveira, M. F. Introdução aos 
processos de fabricação de produtos metálicos. São Paulo: Blucher, 
2013.