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PRÁTICAS INDUSTRIAS Eng. Leon Denis Engenheiro Mecânico Engenheiro de segurança do trabalho Especialização em Perícia e Auditoria em Gestão Ambiental Especialização em Processo e Tecnologia de Fabricação Mecânica PRÁTICAS INDUSTRIAS CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS METAIS Uma liga metálica é uma mistura com propriedades específicas, que contém ao menos dois elementos metálicos. Exemplos de ligas: bronze (cobre e estanho, podendo conter outros elementos), duraluminio (alumínio e cobre, podendo conter outros elementos), latão (cobre e zinco), aço (ferro, carbono e outros). Aços inoxidáveis contém: cromo, níquel e, em alguns casos, molibdênio, além dos elementos contidos nos aços normais. Maleabilidade: Capacidade que os metais têm de produzir lâminas e chapas muito finas. Ductibilidade: Se aplicarmos uma pressão adequada em regiões específicas na superfície de um metal, esse pode se transformar em fios e lâminas. Condutibilidade: Os metais são excelentes condutores de corrente elétrica e de calor. Brilho: Os elétrons livres localizados na superfície dos objetos de metal absorvem e irradiam a luz, por isso os objetos metálicos, quando polidos, apresentam um brilho característico. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS METAIS Segundo a ABNT, os dois primeiros algarismos designam a classe do aço e os dois últimos designam a média do teor de carbono empregado multiplicada por 100. Aço 1020 20 → representa o percentual médio de carbono de 0,20%. * A norma admite uma variação de 0,05% C como tolerância. (entre 0,18% e 0, 23%) 10 → representa a classe do aço. Aço carbono. Desta forma um aço 1020 é um ao carbono cujo percentual médio de carbono é de 0,20. Aço 1045 → Aço ao carbono com percentual médio de 0,45 de carbono De acordo com a variação do percentual de carbono presente no aço ocorrem mudanças em suas propriedades: • Aço 1006 a 1010 – Extra macio (aço doce): Resistência a ruptura – 35 a 45 kg/ mm2 Teor de carbono – 0,05% a 0,15% Não adquire têmpera. Grande maleabilidade e fácil de soldar. Aplicação: Chapas, fios, parafusos, tubos estirados, produtos de calderaria • Aço 1020 a 1030 – Macio: Resistência a ruptura – 45 a 55 kg/ mm2 Teor de carbono – 0,15% a 0,30% Não adquire têmpera. Maleável e soldável. Aplicação: Barras laminas e perfiladas, peças comuns de mecânica... • Aço 1030 a 1040 – Meio Macio: Resistência a ruptura – 55 a 65 kg/ mm2 Teor de carbono – 0,30% a 0,40% Apresenta início de têmpera. Difícil para soldar. Aplicação: Peças especiais de máquinas e motores, ferramentas para agricultura. • Aço 1040 a 1060 – Meio Duro: Resistência a ruptura – 65 a 75 kg/ mm2 Teor de carbono – 0,40% a 0,60% Adquire boa têmpera. Muito difícil para soldar. Aplicação: Peças de grande dureza, ferramentas de corte, molas trilhos. • Aço acima de 1060 – Duro a Extra Duro: Resistência a ruptura – 75 a 100 kg/ mm2 Teor de carbono – 0,60% a 1,50% Tempera-se facilmente. Não solda. Aplicação: Peças de grande dureza e resistência, molas, cabos. Quando além de números aparecerem na nomenclatura do aço letras, significa a adição de outra liga. T - Aços ao manganês L - Aços ao chumbo B - Aços ao Boro 10L45 13B50 INTRODUÇÃO Nos processos de fabricação, geralmente haverá mais de um método que poderá ser empregado para produzir um determinado componente. A seleção de método em particular vai depender de um grande número de fatores. • Propriedades finais desejadas. • Tamanho, forma e complexidade do componente. • Tolerâncias e acabamento superficial exigidos. • Processo subsequente envolvido. • Projeto e custo de ferramental; efeito do material na vida da ferramenta ou matriz. • Sucata gerada e seu valor. • Disponibilidade do equipamento e experiências operacionais. • Número de partes requeridas e taxa de produção desejada. • Custo total do processo. • Tipo do material e suas propriedades. A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais popular do mundo, transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda a produção de metais e empregando dezenas de milhões de pessoas. Classificação dos processos de fabricação. PROCEDIMENTO CORRETO PARA SE CHEGAR À ETAPA DE FABRICAÇÃO. Definição - segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os processos de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de cavaco. Usinagem - operação que confere a peca: forma, dimensões ou acabamento superficial, ou ainda uma combinação destes, atraves da remoção de material sob a forma de cavaco. Cavaco – E o material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular. CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS CONVENCIONAIS DE USINAGEM TORNEAMENTO São máquinas que executam trabalhos de torneamento destinados a remover material da superfície de uma peça em movimento de rotação por meio de uma ferramenta de corte que se desloca continuamente Para executar o torneamento, são necessários três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta. Que são 1. Movimento de corte: é o movimento principal que permite cortar o material. O movimento é rotativo e realizado pela peça. 2. Movimento de avanço: é o movimento que desloca a ferramenta ao longo da superfície da peça. 3. Movimento de penetração, é o movimento que determina a profundidade de corte ao empurrar a ferramenta em direção ao interior da peça e assim regular a profundidade do passe e a espessura do cavaco. Variando os movimentos, a posição e o formato da ferramenta, é possível realizar uma grande variedade de operações: 1. Tornear superfícies cilíndricas externas e internas. 2. Tornear superfícies cônicas externas e internas. 3. Roscar superfícies externas e internas. 4. Perfilar superfícies. CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS DE UM TORNO MECÂNICO Os tonos mecânicos são definidos por certas características que servem para orientar os operadores quanto à sua capacidade para os diferentes trabalhos. A = Comprimento entre Pontas B = Altura da Ponta D = Altura da Cava • Comprimento entre pontas – é a distância máxima “A” entre ponta do cabeçote fixo e a ponta do cabeçote móvel, todo recuado. • Altura da ponta em relação ao barramento – altura da ponta é a distância “B” do centro das pontas à face superior do barramento. • Altura da ponta em relação ao fundo da cava – é a distância “D” do centro da ponta ao fundo da cava. barramento Cabeçote móvel Carro transversal Carro longitudinal placa Contra ponta Fuso Subsistema SUBSISTEMA DO TORNO TIPOS DE TORNOS Torno horizontal Torno de Placa Torno Revólver Tornos CNC TORNEAMENTO RETILÍNEO Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea. TORNEAMENTO CURVILÍNEO O torneamento curvilíneo é um processo onde a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea. MOVIMENTOS DE USINAGEM NO TORNEAMENTO VELOCIDADES NO TORNEAMENTO – Velocidade de Corte V – Velocidade de Avanço Vf – Velocidade Efetiva de Corte Ve PROCESSO DE EXECUÇÃO DO FACEAMENTO consiste em fazer no material uma superfície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo que se obtenha uma face de referência para as medidas quederivam dessa face. PROCESSO DE TORNEAMENTO DE SUPERFÍCIE CÔNICA O torneamento cônico com deslocamento do carro superior consiste em inclinar o carro superior de modo a fazer a ferramenta avançar manualmente ao longo da linha que produz o desbaste no ângulo de inclinação necessário. O desalinhamento da contraponta, por sua vez, é usado para o torneamento de peças de maior comprimento, porém com pouca conicidade, ou seja, até aproximadamente 10º. O torneamento cônico com o desalinhamento da contraponta consiste em deslocar transversalmente o cabeçote móvel por meio de parafuso de regulagem. Desse modo, a peça trabalhada entre pontas fará um determinado ângulo com as guias do barramento. Quando a ferramenta avançar paralelamente às guias, cortará um cone com o ângulo escolhido. Esse método é pouco usado e só é indicado para pequenos ângulos em cones cujo comprimento seja maior do que o curso de deslocamento do carro da espera. O deslizamento ao longo do copiador comanda o carro transversal que, para isso, deve estar desengatado. Quando o carro principal (ou longitudinal) avança, manual ou automaticamente, conduz o movimento é comandado pelo copiador cônico. O movimento, resultante do deslocamento longitudinal do carro e do avanço transversal da ferramenta, permite cortar o cone desejado. SAGRAMENTO É uma operação onde consiste em abertura de canais e no corte de peças. A ferramenta usada nessa operação é denominada, ferramenta de SANGRAR ou BEDAME. Este tipo de ferramenta tem a ponta frágil, e por isso é necessário muito cuidado na sua utilização. PERFILAMENTO Muitas vezes no torno, precisamos dar às peças uma forma variada mas regular, cujo perfil, formado por retas ou curvas, seja simétrico em relação ao eixo geométrico da peça. Esta operação é usada para tornear um sólido de revolução perfilado. FURAÇÃO NO TORNO Quando é preciso furar peças cilíndricas, as dificuldades aparecem. Embora seja possível furar uma peça cilíndrica com a furadeira, isso requer dispositivos especiais de fixação, além do fato de ser difícil estabelecer seu centro para fazer o furo. RECARTILHADO chamada recartilha, uma operação no torno a superfície com serrilhado desejado. Essa ferramenta executa na superfície da peça uma série de estrias ou sulcos paralelos ou cruzados. ROSCAS abrir roscas é filetar uma superfície externa de um cilindro ou cone, ou o interior de um furo cilíndrico ou cônico. Com isso, você obtém parafusos, porcas, fusos de máquinas. Existem vários métodos para abrir roscas no torno classificados de acordo com o tipo de ferramenta que se pode usar. SISTEMAS DE ROSCAS Um sistema de roscas é uma padronização de normas indispensáveis para a construção das mesmas. Assim, a padronização de um determinado sistema prevê o diâmetro do parafuso, o passo em milímetros o número de fios por polegada, o seu perfil, a profundidade do filete enfim, todas as características necessárias. Desse modo, podemos construir qualquer peça rosqueada. SISTEMA DE ROSCADO MÉTRICO INTERNACIONAL No sistema métrico internacional, todas as medidas são expressas em milímetros e a sua seção transversal do fio da rosca. Designação P = passo da rosca; D = diâmetro externo do parafuso; DM = diâmetro médio do parafuso; DF = diâmetro do fundo do parafuso (diâmetro interno); DT = diâmetro do fundo da porca; H = altura do filete; h = altura do contato; T = altura da crista; r = raio de arredondamento do fundo do filete SISTEMA DE ROSCADO INGLÊS WHITWORTH No sistema de roscado inglês Whitworth, conforme pode se verificar, os fios são de perfil triangular a 55º (cinqüenta e cinco graus). O passo é indicado por número de fios por polegada. Designação: P = passo em mm; H = altura do filete; h = profundidade do filete; r = raio; DE = diâmetro externo do parafuso; DM = diâmetro médio; DF = diâmetro interno; TORNEAMENTO INTERNO A operação que executa desbaste e o acabamento das superfícies internas dos furos, com diâmetro preciso e com acabamento do estado da superfície, chama-se BROQUEAR. Por essa operação se produzem interiormente tanto superfícies cilíndricas como superfícies cônicas. FERRAMENTAS DE CORTE PARA TORNEAMENTO A ferramenta de corte é uma barra de aço em forma de um paralelepípedo alongado, no qual um dos extremos recebe forma própria, com ângulos determinados por meio das operações de esmerilhamento e afiação. A próxima figura apresenta um tipo comum de ferramenta de corte utilizada no torno com a nomenclatura das suas partes. FORMAS DE FERRAMENTAS Cada operação no torno exige uma ferramenta apropriada, tanto no formato como no material da ferramenta. Assim, teremos de escolher para desbastar, tornear liso, facear, filetar, sangrar (cortar) etc., a ferramenta de corte cuja forma se adapte mais convenientemente a esses trabalhos. Se a forma da ferramenta não está apropriada para uma determinada operação, além de por em risco o próprio torneiro, ainda está sujeita a quebrar a ferramenta e não obtém o rendimento desejado. AJUSTE DAS FERRAMENTAS DE TORNEAMENTO Usinagem Material Bruto Sequencia de Usinagem Produto Final Remoção de cavaco Remoção de cavaco Remoção de cavaco IMPORTÂNCIA DA USINAGEM NA INDUSTRIA METAL MECÂNICA A maior parte de todos os produtos industrializados em alguma de suas etapas de produção sofre algum processo de usinagem. FURAÇÃO E ROSQUEAMENTO A furação é um dos processos mais utilizados dentre os processos de fabricação com ferramentas de geometria de corte definida. Juntamente com o torneamento, é uma das operações mais importantes, envolvendo aproximadamente 33% de todas as operações de usinagem de metal, em especial a furação com o emprego de brocas helicoidais. PROCESSO DE FURAÇÃO A furação é um processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com auxílio de uma ferramenta normalmente multicortante. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e simultaneamente a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina. FURAÇÃO E ROSQUEAMENTO As brocas, como qualquer ferramenta de usinagem, têm seu desempenho fortemente afetado por sua geometria, podendo ocorrer situações que se faz necessária uma geometria específica para realizar uma determinada operação de furação O processo de furação pode ser subdividido em diversas operações, entre elas: furação em cheio, escareamento, furação escalonada, furação de centros, trepanação, entre outros. são ilustrados alguns exemplos destas aplicações. Alternativas do processo de furação segundo DIN8589 A escolha de uma broca para a usinagem de um furo qualquer é feita de acordo com as características da operação de furação. Entre as principais especificações técnicas a serem averiguadas tem-se a dureza do material da peça, usinabilidade, furo passante/cego, comprimento do furo, as tolerâncias de forma e posição do furo ou diâmetro, acabamento da superficial, modelo da máquina, tipo de refrigeração disponível, volume de produção, profundidade do furo e detalhes especiais como: rebaixo, rosca, chanfro, raio, Com relação às ferramentas empregadas no processo de furação,existem várias geometrias e conceitos. A seguir, é feita uma sucinta descrição sobre os modelos de brocas mais utilizadas na operação de furação Brocas chatas: são as brocas para furar mais antigas, feitas por achatamento a quente de uma parte de uma barra cilíndrica ou por encaixe de uma lâmina com dois gumes principais de corte. Atualmente, elas podem ser encontradas em tornos revólveres ou tornos automáticos, para furação de materiais frágeis. Brocas helicoidais: são as brocas mais utilizadas na execução de furos, seja na furação em cheio ou para aumentar o diâmetro de furos existentes. Na são ilustradas as brocas tipo helicoidal. Em geral, essas brocas possuem dois gumes principais, ligados pelo gume transversal. Brocas helicoidais com ponta intercambiável de metal duro: são brocas empregadas em aplicações similares às brocas helicoidais inteiriças, no entanto, em processos específicos apresentam um custo por furo menor que as brocas helicoidais inteiriças. Alguns dos fatores para isto acontecer são a maior taxa de remoção de metal ou o menor custo para aquisição da ferramenta ou reafiação dos gumes. Na é ilustrada a broca tipo helicoidal com ponta de metal-duro. Brocas escalonadas: possuem dois ou mais diâmetros em uma mesma broca padronizada. Geralmente são utilizadas na usinagem de furos para operações combinadas de furação, chanframento ou alargamento. O uso das brocas escalonadas está em crescimento nas indústrias, pois este conceito de broca possibilita a redução do tempo de fabricação, através da junção de operações de usinagem em um mesmo ciclo. são ilustradas as brocas tipo escalonadas. Brocas de centro: geralmente utiliza-se a broca de centro para a confecção de furos de centro em peças de revolução que serão usinadas entre pontas. Na verdade, trata-se de ferramenta combinada de furar e escariar. Outra aplicação das brocas de centro é na furação de superfícies irregulares ou furação profunda, onde a broca de centro serve como guia para a broca principal, evitando o desvio do furo. Brocas com insertos intercambiáveis: as brocas com insertos intercambiáveis representam um dos avanços mais importantes na tecnologia de furação. Entre as suas principais vantagens estão a possibilidade de aumento da produtividade, a redução dos custos e uma maior versatilidade. Brocas helicoidais As principais vantagens das brocas helicoidais são. • Mantêm o diâmetro nominal dentro da tolerância, mesmo com as reafiações; • Possuem a capacidade de auto centragem; • Apresentam facilidade de montagem; Broca helicoidal com as suas partes básicas, sendo elas: 1) Ponta: região onde se localizam o gume principal e secundário de corte. Através de uma análise mais detalhada na ponta da broca é possível descobrir a complexidade geométrica desta ferramenta; 2) Corpo: parte da broca que contém os canais helicoidais; 3) Haste: região para a fixação da ferramenta. A sua geometria dependerá do acessório e tipo de fixação, por exemplo, poderá ser haste cilíndrica para montagem em mandril térmico, hidráulico ou pinça. As formas construtivas mais complexas que compõem uma broca tipo helicoidal, segundo as normas DIN 6581 e DIN ISO 5419: A seguir são descritas as características de alguns dos elementos construtivos mostrados; NBR 6163 NB205, 1990; DIN 6581, 1985): a) Canais helicoidais: são os canais por onde ocorre a remoção dos cavacos e a entrada do fluido de corte, caso não haja refrigeração interna. b) Gume principal: é o elemento que está localizado na parte da ferramenta voltada para o sentido de corte. c) Gume transversal: liga os dois gumes principais e está situado na ponta da broca. A ação de corte do gume transversal não é eficiente, pois possui ângulo de saída negativo e velocidade de corte baixa, por estar muito próximo ao centro da ferramenta, e provoca o esmagamento do material, empurrando-o para a região dos gumes principais, onde são removidos. d) Guias: têm como funções direcionar o trabalho da broca e reduzir o atrito da ferramenta com a parede do furo, reduzindo a superfície de contato da parede externa da broca, com consequente diminuição dos esforços de furação. Haste: responsável pela fixação da broca na máquina, apresentando-se sob a forma cônica ou cilíndrica, sendo a primeira utilizada, geralmente, em brocas de diâmetros maiores do que 15mm. Possibilita maior força de fixação, sendo esta realizada diretamente na máquina. As brocas com haste cilíndricas, por sua vez, são fixadas à máquina por intermédio de mandris. f) Núcleo: confere rigidez à broca e possui espessura de aproximadamente 0,16 vezes o diâmetro da broca. g) Quina: parte relativamente pequena da cunha de corte onde se encontram o gume principal e secundário de corte, onde se formam o ângulo de ponta (s) da ferramenta. b) Ângulo de incidência (α): este ângulo é medido no plano de trabalho, e varia usualmente entre 12° e 15°. Valores excessivos deste ângulo causam perda da resistência da cunha da broca e tendência à vibração. c) Ângulo do gume transversal (ψ): o ângulo do gume transversal (ψ) é definido pelo ângulo de incidência (α), no momento da geração do cone de revolução durante a afiação e é o menor ângulo formado entre os gumes principais de corte e o transversal e) Ângulo de hélice (d): o ângulo de hélice (d) é formado pelos canais da broca. são ilustrados os tipos de ângulo de hélice padronizados. A norma DIN1836 classifica três tipos de brocas quanto ao ângulo de hélice, que são respectivamente: · Tipo N: é para furação de aços ligados e não ligados, ferro fundido cinzento e maleável, níquel e ligas de alumínio de cavacos curtos. · Tipo H: é para materiais duros e ferro fundido com dureza superior a 240 HB. · Tipo W: é para materiais dúcteis, como: cobre, alumínio e suas ligas de cavacos longos. Os parâmetros de usinagem são elementos fundamentais para o desempenho ideal da ferramenta, obtenção de custos competitivos e excelente qualidade da peça. No processo de furação tem-se: a) Velocidade de corte (vc): é a velocidade instantânea do ponto de referência do gume de corte da broca, segundo a direção e o sentido de corte, conforme a direção e sentido do avanço. O valor da velocidade de corte é determinado em função do tipo de material da peça, bem como do material da broca. b) Avanço (f): é a trajetória de avanço de cada volta (mm) da broca, assim como acontece na escolha da velocidade de corte são necessários levar em conta alguns critérios fundamentais para a seleção da taxa de avanço (f), pois caso contrário podem conduzir a um colapso ou a quebra da broca. c) Profundidade de corte (ap): é a profundidade de penetração do gume principal, medida em uma direção perpendicular ao plano de trabalho. Na furação em cheio, corresponde à metade do diâmetro da ferramenta. É importante destacar que durante a seleção dos parâmetros de usinagem para uma operação de furação, recomenda-se uma avaliação criteriosa envolvendo, no mínimo, os seguintes aspectos: • Geometria, material e tipo de fixação da broca; • Profundidade, tolerância e acabamento superficial do furo; • Material e tipo de fixação da peça; • Análise da máquina-ferramenta; As principais propriedades que um material de ferramenta de corte deve apresentar são: • Dureza; • Tenacidade;• Resistência ao desgaste, a compressão, a choque térmico e ao cisalhamento; • Boas propriedades mecânicas e térmicas a altas temperaturas; Tipos de desgastes e avarias em brocas Os motivos principais para a destruição ou substituição das ferramentas de corte durante uma operação de usinagem são as ocorrências de avarias ou desgastes a) Ocorrência de uma avaria (trinca, lasca ou quebra): é o processo de destruição da ferramenta de corte que ocorre de maneira repentina e inesperada, causado pela quebra, lasca ou trinca da ferramenta. b) Ocorrência de desgaste: o desgaste é a mudança da geometria da ferramenta de corte por perda de massa. No desgaste, ao contrário da avaria, esta perda acontece de maneira contínua e progressiva, e em proporções pequenas, às vezes em nível atômico, às vezes em níveis granulares. Outro aspecto é que este desgaste é acelerado principalmente pelo aumento na velocidade de corte. É ilustrada a localização destas marcas de desgaste nos flancos da broca: Um processo exigente A fabricação de roscas é uma das tarefas mais exigentes de usinagem da engenharia de produção. Vamos lembrar também que, em muitos casos, as roscas são introduzidas somente no final da cadeia de produção, aumentando as exigências em relação à segurança de processo. A rosca perfeita Quanto melhor o ajuste das ferramentas de furação e de abertura de roscas, melhor será o resultado. Nossos clientes buscam uma maior produtividade mensurável. Considerando roscas precisas, tolerância e formação de cavacos. EXISTEM VÁRIOS DE ROSCAS ● Rosca métrica – normal (DIN 13-1), fina (DIN 13-2...10) ● Rosca métrica cônica (DIN 158-1) ● Rosca Whitworth. ● Rosca GAS (DIN ISO 228-1) ● Rosca ISO trapezoidal (DIN 103-1) ● Rosca de dente de serra (DIN 513) ● Roscas UNF (EUA+Inglaterra) ● Roscas Edson ● Roscas especiais TIPOS ROSCAS PROBLEMAS DA FABRICAÇÃO DE ROSCAS – A execução de roscas é um dos processos mais complexos de usinagem. – As roscas têm algumas medidas que devem ajustar entre si: diâmetro maior, diâmetro menor, passo da rosca; e ângulo de hélice da rosca. – Se uma destas medidas estiver incorreta, o ajuste ou a transmissão de forças ou movimentos entre a rosca interna (peça fêmea) e a rosca externa (peça macho) será deficiente. – Outros fatores complicadores são: o grande número de tipos e formas usadas na indústria, tanto padronizadas como especiais. – As diversas classes de ajuste e precisão exigidas – A seleção do melhor processo de rosqueamento e a escolha das ferramentas correspondentes – A seleção do método de inspeção FERRAMENTAS DE ROSCAR COM INSERTOS DE METAL DURO ROSQUEAMENTO COM MACHO DE ROSCAR Rosqueamento com machos. Generalidades ● Processo especial de furação e alargamento ●Machos para furos passantes têm entrada cônica ● Parte rosqueada é dividida em pentes e rebaixos ● Rebaixos - condução de cavacos e fluido TIPOS DE MACHO DE ROSCAR SAÍDA DOS CAVACOS EM MACHOS DE ROSCAR BROCHAMENTO A operação de brochamento, consiste do arranque de material da peça por uma sucessão progressiva e linear de gumes de corte. A ferramenta é denominada brocha. A máquina que executa esta operação é denominada brochadeira ou brocheadeira . É uma operação voltada para a produção de grandes lotes pois cada operação exige o projeto e a execução de uma ferramenta própria, complexa e de alto custo. VANTAGENS DO BROCHAMENTO • Tolerâncias estreitas de usinagem e bom acabamento. • Capacidade de produzir formas variadas externa e internas. • Vida longa da ferramenta. A produção pode atingir 2000 a 10000 peças entre afiações. • Produção econômica . O custo da ferramenta é alto porem o custo por peça é baixo. • Alta produtividade. A remoção do cavaco é bem rápida pois vários dentes atuam ao mesmo tempo em seqüência contínua. A operação é realizada em uma só passada fazendo desbaste e acabamento. BROCHAMENTO BROCHAMENTO BROCHADEIRA VERTICAL Brochadeira vertical – São as brochadeiras com disposição vertical e se utilizam principalmente da força de compressão. BROCHAMENTO BROCHADEIRA HORIZONTAL Brochadeira horizontal – trabalha com ferramentas de grande comprimento. É bastante utilizada na indústria mecânica. No trabalho por força de tração, que utiliza ferramentas de longo comprimento, a montagem do material na brochadeira deve ser feita com cuidado para evitar a flexão da brocha devido ao seu próprio peso. BROCHAMENTO BROCHAS As brochas são as ferramentas utilizadas nas brochadeiras, a fim de realizar os mais diversos tipos de cortes lineares, nas mais diversas formas, com algumas exceções. BROCHAMENTO Todas as operações de desbaste e acabamento são realizadas pela mesma ferramenta, a qual possui as seguintes características básicas: haste que é a ponteira da ferramenta, anterior aos dentes, sendo constituída de guia dianteira e cabeça de tração; dentes de desbaste que ficam na parte inicial da peça, retirando a maior parte do material a ser usinado. os ângulos que definem o dente e também o avanço a e reforça que o avanço é igual para todos os dentes de uma mesma parte. BROCHAMENTO BROCHAMENTO GEOMETRIA DOS DENTES A distância entre um dente e outro é definido como P, ou seja, o passo dos dentes. A altura medida entre o fundo do dente e a ponta de corte é h. Têm-se os ângulos de saída (g) e folga (a). A diferença entre as alturas dos gumes cortante (a) é o avanço. CAVACO Como no brochamento os cavacos só podem ser eliminados depois que o dente ultrapassar todo o comprimento do furo ou da superfície a ser usinada, cada dente tem que acomodar, numa bolsa de Cavacos, todos os cavacos gerados durante a passagem da brocha pela peça. O volume ocupado pelos cavacos depende da penetração, do comprimento a brochar e do tipo de cavaco produzido. BROCHAMENTO MANDRILHAMENTO O mandrilamento pode ser definido como sendo uma operação de usinagem de pré-furos fundidos, forjados ou extrudados com ferramenta de geometria definida, onde tanto a ferramenta quanto a peça podem executar o movimento de rotação. operação de mandrilamento é utilizada para aumentar o diâmetro de pré-furos garantindo boa qualidade de forma, boa qualidade da superfície e estreitas tolerâncias dimensionais dos cilindros. Estas exigências estão relacionadas principalmente às variações construtivas existentes nas ferramentas de mandrilar. MANDRILHAMENTO Cada etapa da operação de mandrilamento deve fornecer como resultado peças com qualidade geométrica e dimensional conforme os limites de tolerância especificados. Caso uma das etapas não esteja desempenhando bem a sua função, isso pode acarretar na redução da vida das ferramentas das etapas e de operações posteriores ao mandrilamento. MANDRILHAMENTO O QUE É MANDRILHAMENTO? Mandrilhamento é um processo mecânico de usinagem de superfícies de revolução, com o auxilio de uma ou mais ferramentas de corte. Nessa operação, a ferramenta de corte é fixada a uma barra de mandrilar em um certo ângulo, determinado pela operação a ser realizada Objetivo principal do mandrilhamento? O mandrilamento é um processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas de barra. Para tanto a ferramenta gira e se desloca segundo uma trajetória determinada. MANDRILHAMENTO MANDRILHAMENTO CILÍNDRICOO mandrilhamento cilíndrico é o processo em que a superfície usinada é cilíndrica e o seu eixo de rotação coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira. MANDRILHAMENTO MANDRILHAMENTO CÔNICO Mandrilhamento cônico é o processo em que a superfície usinada é cônica e seu eixo de rotação coincide com o eixo no qual a ferramenta gira. MANDRILHAMENTO MANDRILHAMENTO RADIAL Mandrilhamento radial é o processo em que a superfície usinada é plana e perpendicular ao eixo em torno do qual gira a ferramenta. MANDRILHAMENTO MANDRILHAMENTO ESFÉRICO O mandrilhamento esférico é o processo em que a superfície usinada é esférica e o eixo de rotação coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira. MANDRILHAMENTO Em maquinas como essas usinam-se grandes carcaças de caixas de engrenagens e estruturas de maquinas. Uma peça com forma prismática pode ser usinada em todos as suas quatro fazes verticais porque a mandrilhadora tem uma mesa giratória que possibilita a usinagem em todos os lados. MANDRILHAMENTO SISTEMA MODULAR As paradas de maquina para troca de ferramentas representam tempo ocioso que reflete nos custos de produção. Atualmente, um novo conceito em ferramentas de mandrilhamento é utilizado na industria, em que um sistema modular de ferramenta permite reduzir o tempo gasto nas trocas de ferramentas, mantendo a exatidão no trabalho. O sistema modular possibilita dispor de um conjunto de ferramentas com partes modulares intercambiáveis.A figura abaixo mostra uma serie destas ferramentas. MANDRILHAMENTO TIPO DE MANDRILHADORA. Mandrilhadora vertical para camisas Aqui mostramos um tipo de mandrilhadora que encontra-se no mercado. MANDRILHAMENTO MANDRILADORAS PORTÁTEIS: Quando a peça a ser usinada é de grandes dimensões e de difícil manuseio para coloca-la sobre a mesa de uma mandriladora, pode-se fazer uso das mandriladoras portáteis. Na figura um exemplo desse tipo de mandriladora em operação. SOLDAGEM FEIXE LASER SOLDAGEM A LASER A soldagem a laser é um processo de união baseado na fusão localizada da junta através de seu bombardeamento por um feixe de luz concentrada coerente e monocromática de alta intensidade, este feixe de alta intensidade é suficiente para fundir e vaporizar parte do material da junta no ponto de entrada do feixe no material, causando um furo que penetra profundamente no metal de base SOLDAGEM FEIXE LASER Conceitos básicos da solda a laser Para a geração do laser há elementos chamados de cavidades, por onde o laser é gerado, sendo então continuamente amplificado. Uma cavidade constitui-se das seguintes partes: 1. Um material ativo; 2. Uma fonte de bombeamento; 3. Uma cavidade ressonante. SOLDAGEM FEIXE LASER Material Ativo O material ativo é o responsável pela amplificação da energia emitida pela fonte de bombeamento. Os materiais gasosos são amplamente usados como o hélio-neónio, anidrido carbônico, argônio ionizado, CO2 etc. Fonte de Bombeamento A fonte de bombeamento é responsável por emitir a energia a ser amplificada. Ele pode emitir um sinal intermitente (pulsado) como flash de luz ou descarga elétrica que resulta em um laser pulsado, ou um sinal contínuo como arco de xenônio que resulta em um laser contínuo, envolvendo o material ativo Geração do laser. Quando o material ativo recebe essa energia da fonte de bombeamento ocorre um fenômeno chamado “inversão de população” onde acontece a amplificação das radiações. SOLDAGEM FEIXE LASER CORDÃO DE SOLDA LASER Quando o feixe de laser toca a superfície de metal, a energia concentrada aquece rapidamente a área atingida, fundindo e vaporizando metal. A pressão resultante acaba perfurando a superfície formando uma cavidade ou núcleo, cheio de vapor superaquecido em seu interior e cercado de material fundido. Deslocando-se a cavidade ou núcleo ao longo da superfície forma-se o cordão de solda a laser. Os cordões de solda resultante são de aproximadamente 1,2 a 1,5 mm de largura. As variações de temperaturas em áreas pequenas e concentradas provocam a formação de um cordão estreito e delgado com uma zona termicamente afetada pequena. SOLDAGEM FEIXE LASER A brevidade desse processo associado à velocidades de resfriamento muito elevadas, resulta em uma região soldada com características mecânicas, como dureza e resistência à tensão, próximas aos metais base antes da soldagem. Para proteger a zona de fusão é necessário utilizar um gás inerte (argônio, hélio ou nitrogênio), para evitar problemas de qualidade do cordão de solda. SOLDAGEM FEIXE LASER VANTAGENS DA SOLDA LASER · O processo produz distorções pequenas nas peças soldadas, devido a energia relativamente baixa e concentrada usada nesse tipo de soldagem. · Cordões de solda estreitos (aproximadamente 1,2 a 1,5 mm). · Zona termicamente afetada pequena. · Possibilita altas velocidades de soldagem. · Resulta em geral na formação de soldas de alta qualidade. · Solda visivelmente mais agradável aos olhos do cliente, o que favorece a qualidade percebida no veículo. · Alta resistência mecânica. · Flexibilidade e versatilidade para a automação do processo através de robôs. · Menor investimento no caso de modificações no produto. Muitas vezes apenas a reprogramação dos robôs já engloba toda a modificação necessária. · Não necessita de acesso do equipamento pelos dois lados da área de contato para ser feito a soldagem. Por causa disso a solda a laser possibilita construções que antes eram impossíveis com a solda ponto por resistência elétrica. SOLDAGEM FEIXE LASER DESVANTAGENS DA SOLDA LASER · Requer um nível de automação alto como robôs e dispositivos, pois não existe a possibilidade de usar um processo manual devido ao nível de periculosidade do laser. · Limitação de profundidade de penetração do cordão de solda. · Requer uma tolerância dimensional acurada entre peças, cerca de 10% das espessuras a serem soldadas. Na indústria, usa-se um valor de 0,3 mm de variação máxima da área de contato a ser soldado. · O nível de equipamentos e aparatos para proteção contra acidentes é altíssimo, proporcionalmente ao alto risco de acidentes. Os operadores não devem ter acesso à cabine de soldagem enquanto o equipamento está em funcionamento · O retrabalho no caso de falhas na soldagem é complexo e caro em relação a outros processos de junção. · Devido aos fatores mostrados anteriormente os investimentos necessários são altíssimos se compararmos com outros processos, como a solda ponto por resistência elétrica.
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