Processo de Fabricação

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS 
PROCESSOS DE 
FABRICAÇÃO 
MECÂNICA APLICADA 
 
 
 
 
 
Celso Henrique 
Henrique Gonçalves 
Leonardo Fontana 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
25/11/2009 
 
 
 
1) Definir processos de fabricação por usinagem. 
 
Os processos de fabricação por usinagem são bastante flexíveis em termos de formatos e 
dimensões das peças. O custo e o tempo necessários podem variar bastante.A seleção dos processos é 
feita com base na análise da capacidade do processo de executar o formato da peça com a exatidão e 
acabamento superficial requeridos. 
Inicialmente selecionam-se os grupos de processos compatíveis com a forma da superfície a ser 
usinada (classificada em assimétrica ou prismática) e com as possíveis características como furos, roscas e 
cavidades. 
Grupos de acordo com o formato 
 Assimétrico Prismático Características Adicionais 
 Torneamento fresamento furação 
 Retificação retificação alargamento 
 brunimento brunimento mandrilamento 
 Lapidação lapidação fresamento 
 Polimento polimento retificação,roscamento 
 
Limites dos processos de usinagem 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação dos processos de usinagem 
 
- Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Classificação dos processos de usinagem 
 
- Usinagem com Ferramentas de Geometria não Definida 
 
 
Usinagem por Processos Não Convencionais 
 
 Remoção térmica 
 Remoção Química 
 Remoção Eletroquímica 
 Remoção por ultra-som 
 Remoção por jato d'água, outros 
 
 
 
2) Explicar os seguintes processos de fabricação: 
A) Torneamento 
É um processo de usinagem com remoção de cavaco onde um sólido cilíndrico bruto é transformado 
retirando-se cavaco de sua periferia com a com a finalidade de se obter um objeto cilíndrico com formas 
definidas e com precisão. Neste processo a peça gira em torno do eixo principal da máquina e a ferramenta 
desloca se numa trajetória no mesmo plano do referido eixo. 
O torneamento é normalmente executado com ferramenta mono cortante podendo também ser 
executado com ferramentas com múltiplo fio de corte e até com brocas, alargadores e fresas.A figura ao lado 
mostra uma ferramenta em trabalho com o sentido de rotação da peça e o deslocamento da ferramenta. 
 
 
 
 
 
 
 
A) Fresamento 
A operação de fresamento é uma das mais importantes no processo mecânico de fabricação. 
A operação consiste em remover cavaco de um material com a finalidade de construir superfícies 
planas retilíneas ou com uma determinada forma. 
A Fresa é uma ferramenta cilíndrica provida de dentes cortantes paralelos á superfície a ser usinada. 
Através do movimento combinado entre a rotação da ferramenta e o deslocamento da peça é possível 
produzir uma superfície plana ou com forma determinada. Como exemplo vamos utilizar o desenho abaixo de 
uma fresa cilíndrica com movimento de rotação e uma peça com o movimento de avanço para explicar o 
funcionamento da operação. A ferramenta do desenho gira no sentido horário, seus dentes arrancam cavaco 
da superfície da peça que se desloca no sentido do movimento do avanço. Assim conseguimos produzir uma 
superfície plana com certo grau de acabamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
B) Furação 
Processo mecânico destinado à obtenção de um furo, geralmente cilíndrico, com auxílio de uma 
ferramenta multicortante. Junto com fresamento e torneamento, é a operação de usinagem mais utilizada na 
indústria. 
Diferente do torneamento, a rotação ocorre no eixo da ferramenta, com avanço perpendicular à 
superfície a ser furada. Operação de desbaste (provém fraco acabamento superficial), o processo de furação é 
usado em conjunto com grande parte dos processos de fabricação a fim de prover elementos de fixação, 
muitas vezes de importância secundária, ou pré-furos para acabam,então através de outros processos 
(alargamento, brochamento). 
Existem diversas operações de furação. Algumas das mais comuns estão representadas na 
Figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C) Aplainamento 
 
O processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por 
movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical. 
Quanto à finalidade, as operações de aplainamento podem ser classificadas ainda em aplainamento de 
desbaste e aplainamento de acabamento. 
As ferramentas de aplainar são geralmente fabricadas em aço rápido, muitas vezes os gumes são 
constituídos de metal duro. Existem dois tipos de básicos conforme a função que a erramenta vai 
desempenhar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Plaina Limadora (ROSSI, 1981) 
 
 
D) Brochamento 
 
O processo consiste em uma remoção progressiva do material pela ação de uma ferramenta de corte 
de múltiplos dentes, denominada brocha. A brocha contém estes múltiplos dentes dispostos em série e de 
alturas crescentes, que definem de antemão a penetração de avanço por dente e proporcionam uma 
transformação de perfil gradativa. 
 
 
 
 
 
Questão 3) Definir Usinagem por Abrasão 
a. Definir retificação. 
 
A retificação é um processo de usinagem por abrasão que utiliza ferramentas de múltiplas arestas a 
fim de melhorar o acabamento superficial da peça, eliminando irregularidades, fissuras, poros, óxidos e corpos 
estranhos. Para executar este processo, utilizam-se principalmente rebolos em forma de disco, compostos por 
abrasivos e elementos aglomerantes. Devido ao fato de possuir inúmeras arestas de corte, quando o rebolo 
em rotação entra em contato com a peça, retira cavacos bem pequenos. Com isso, a retificação é um processo 
que consegue obter na peça excelente precisão e, conseqüentemente, é um processo de acabamento de 
superfícies que já sofreram operações de usinagem anteriores. 
É também considerado um processo de corte por abrasão, na qual as partículas abrasivas atuam como 
ferramenta de corte. As retificadoras são altamente especializadas em retificar e polir peças e componentes 
cilíndricos ou planos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Partes de uma Retifica. 
 
 
 
Questão 4)Definir processos de fabricação por conformação mecânica 
 
Os processos de conformação mecânica são processos de fabricação que empregam a deformação 
plástica de um corpo metálico, mantendo sua massa e integridade. Alguns exemplos destes rocessos são 
apresentados na figura abaixo mostra a representação esquemática de alguns processos de conformação 
mecânica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Todos os processos podem ser realizados a quente (acima da temperatura de recristalização) ou a frio 
(abaixo da temperatura de recristalização). 
 
Questão 5) Explicar os seguintes processos de fabricação: 
a. Laminação 
 
O processo de deformação plástica dos metais no qual o material passa entre rolos é conhecido como 
laminação. Na laminação, o metal é submetido a elevadas tensões de compressão, resultantes da ação de 
prensagem dos rolos, e tensões cisalhantes superficiais, resultantes da fricção entre os rolos e o material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Arranjos típicos de rolos em laminadores. 
 
 
 
 b) Forjamento 
 
O forjamento consiste na alteração da forma de um metal por meio de prensagem ou de martelamento. A 
maioria das operações de forjamento é realizada a quente, entretanto certas ligas podem ser forjadas a frio. 
Empregam-se duas classes de equipamentospara o forjamento: 
 
 o martelo ou martelete de forjamento, que aplica golpes de impacto rápidos sobre a superfície do 
metal (velocidades entre 3,0 e 20 m/s) e 
 prensas hidráulicas ou mecânicas de forjamento, que submetem a liga a forças compressivas 
aplicadas com velocidade lenta (velocidades entre 0,06 a 1,5 m/s). 
 
O forjamento pode ser apresentado em duas variantes: 
 
 forjamento livre e 
 forjamento em matriz fechada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
c) Trefilação 
 
A trefilação é uma operação em que a matéria-prima é estirada através de uma matriz em forma de 
canal convergente por meio de uma força trativa aplicada do lado de saída da matriz. O escoamento plástico é 
produzido principalmente pelas forças compressivas provenientes da reação da matriz sobre o material. Esta é 
normalmente realizada a frio e a simetria circular é muito comum em peças trefiladas, mas não obrigatória. 
 
 As vantagens deste processo é que o material pode ser estirado e reduzido em secção transversal 
mais do que com qualquer outro processo; a precisão dimensional obtenível é maior do que em qualquer 
outro processo exceto a laminação a frio, que não é aplicável às bitolas comuns de arames; a superfície 
produzida é uniformemente limpa e polida. 
 
 O processo influi nas propriedades mecânicas do material, permitindo, em combinação com um 
tratamento térmico adequado, a obtenção de uma gama variada de propriedades com a mesma composição 
química. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trefilação de barras e tubos 
 
 
E) Estampagem 
 
Por estampagem entende-se o processo de fabricação de 
peças, através do corte ou deformação de chapas em operação de 
prensagem a frio. Emprega-se a estampagem de chapas para fabricar-
se peças com paredes finas feitas de chapa ou fita de diversos metais e 
ligas. As operações de estampagem podem ser resumidas em três 
básicas: corte, dobramento e embutimento ou repuxo. 
A estampagem da chapa pode ser simples, quando se executa 
uma só operação, ou combinada. Com a ajuda da estampagem de 
chapas, fabricam-se peças de aço baixo carbono, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e de diferentes ligas não 
ferrosas. Devido às suas características este processo de fabricação é apropriado, preferencialmente, para as 
grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, tais como: 
 Alta produção; 
 Reduzido custo por peça; 
 Acabamento bom, não necessitando processamento posterior; 
 Maior resistência das peças devido à conformação, que causa o encruamento no material 
 Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a facilidade para a 
detecção de desvios. 
Como principal desvantagem deste processo, podemos destacar o alto custo do ferramental, que só 
pode ser amortizado se a quantidade de peças a produzir for elevada. 
 
Questão ) Definir processos de fabricação por fundição. 
 
Transformação dos metais e suas ligas em peças de uso industrial tendo como ponto de partida o 
metal líquido ou fundido → derramamento do metal no interior de uma cavidade ou forma, chamada molde. 
Molde → pode corresponder à forma final da peça desejada ou pode sofrer posteriores tratamentos 
de conformação no estado sólido até chegarmos às dimensões desejadas. 
Cavidade no molde → “negativo” da peça. 
 
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO 
 
 Fundição por gravidade 
 Fundição sob pressão 
 Fundição por centrifugação 
 Fundição de precisão 
 
Etapas dos processos de fundição: 
 
• Projeto da peça 
• Projeto do modelo 
• Confecção do modelo (modelagem ou modelação) 
• Confecção do molde (moldagem) 
• Fusão do metal 
• Vazamento no molde 
• Limpeza e rebarbação 
• Controle de qualidade 
 
Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de automação, produtividade, precisão 
dimensional, acabamento superficial), entretanto destaca-se a influência do tipo de molde nas propriedades 
físicas do material resultante. A taxa de extração de calor através do molde determina o tamanho final de grão 
e, portanto, a característica de resistência mecânica da peça. Por este motivo os processos de fundição são 
muitas vezes classificados de acordo com o tipo de molde utilizado. 
 
 Os processos típicos podem ser classificados em quatro grupos básicos: 
 
a) Areia Verde (molde é descartável) 
b) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido). 
c) Injeção (molde é metálico, o metal líquido entra sob pressão) 
d) Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis) 
 
 O tipo de processo a ser usado deve ser escolhido adequadamente. Os mais 
importantes fatores a considerar são: Quantidade de peças a produzir, projeto da fundição, tolerâncias 
requeridas, grau de complexidade, especificação do metal, acabamento superficial desejado, custo do 
ferramental, comparativo econômico entre usinagem e fundição, limites financeiros do custo de capital, 
requisitos de entrega. 
 
 A comparação entre os processos pode ser vista no quadro a seguir: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 7) Considere um parafuso M14x2,0. Quais processos de fabricação podem ser 
usados na produção deste parafuso? 
 
O processo de forjamento a frio empregado na fabricação de parafusos envolve, de maneira geral, as 
seguintes etapas: 
• Corte por cisalhamento; 
• Posicionamento do material na ferramenta (conjuntos matriz-prensa-extratores de material) 
• Forjamento a frio da cabeça; 
• Laminação da rosca. 
 
 
Seqüência de passes de recalque para obtenção de parafuso sextavado de rosca métrica. Da esquerda para a 
direita: etapa 1 (tarugo), etapa 2 (recalque da cabeça), etapa 3 (recalque da cabeça) e etapa 4 (corte). 
 
Partindo-se de um tarugo, são realizadas duas etapas seguidas (2 e 3 na Figura acima) nas quais 
ocorre a deformação do material, visando atingir o formato mais adequado à formação do sextavado, última 
etapa do forjamento, que é feita através do corte de material. 
Durante a realização das segunda e terceira etapas, e mesmo na etapa de corte, podem surgir 
defeitos nos produtos que inviabilizam sua utilização posterior. Os defeitos mais comuns são as trincas e 
marcas de ferramentas.(1) Os tipos mais comuns de trincas são as trincas , que são trincas de tração 
formadas na expansão livre do material, e as trincas de atrito (trincas ) formadas por lubrificação ineficiente. 
As marcas de 
ferramenta ocorrem quando o material é comprimido contra a borda do punção, imprimindo-lhe uma 
marca. Para o uso em serviço, há fabricantes de fixadores mecânicos que adotam especificações de 
profundidade máxima de defeitos toleráveis por faixa de bitola da matéria prima inicial em função das 
diferentes aplicações a que destinam seus produtos. 
 
 
Questão8) Considere o metal duro (widia) usado em brocas de perfuratrizes. Qual 
processo de fabricação é usado na produção de metal duro (Widia)? 
Metal duro é o nome dado a uma liga de carboneto de tungstênio, produzido por metalurgia do pó. O 
produto é obtido pela prensagem e sinterização de uma mistura de pós de carboneto e outros materias de 
menor ponto de fusão, chamados aglomerantes (cobalto, cromo, níquel ou uma combinação deles). 
Após a prensagem, o composto já tem consistência suficiente para ser usinado na forma desejada, ou 
bem próximo dela. Ocorre a seguir o processo de sinterização, aquecimento a uma temperatura suficiente 
para fundir o aglomerante, que preenche os vazios entre os grãos dos carbonetos. O resultado é um material 
de dureza elevada, entre 75 e 90 HRa, dependendo do teor de aglomerante e do tamanho de grão do 
carboneto. A maiores durezas são conseguidas com baixos teores de aglomerante e tamanho de grão 
reduzido. Por outro lado maior tenacidade é obtida aumentando o teor de aglomerante e/ou aumentando o 
tamanhode grão. 
As ferramentas de corte, onde a propriedade desejada é elevada dureza, tem teores baixos de 
aglomerante, menos de 5%. Já em discos de laminação, onde a resistência ao impacto passa a ser vital, é 
necessário perder um pouco da dureza para conseguir um mínimo de tenacidade. Nesse caso, dependendo da 
aplicação, o teor de aglomerante pode chegar a 30 ou 35%. 
 
A furação profunda usa metal duro na sua composição e é um dos mais complicados e difíceis 
processos de usinagem, pois para além de trabalhar a uma certa profundidade ainda tem de partir e retirar o 
cavaco que está a ser produzido pela furação, devido a evitar entupimentos, aquecimentos em demasia e para 
não danificar as paredes do furo bem como a ferramenta que está a ser utilizada na furação. Tem também de 
fazer 
chegar à zona de corte o liquido refrigerante bem como fazê-lo sair juntamente com o cavaco. 
Devem-se usar processos específicos de modo a garantir que a furação é realizada, obtendo-se o 
resultado esperado. Para isso acontecer usam-se vários tipos de brocas como as que vão aqui ser 
representadas. 
 
Este tipo de usinagem é hoje usada em tudo o que é industria de metal, sendo que com a evolução 
passou cada vez mais a ter fatores limitantes da sua atuação. 
 
Principais processos de furação profunda 
-Broca de canal reto. 
-Broca de canhão ou gume único. 
-Broca BTA. 
-Broca ejetora 
 
Broca de canal reto 
 
Esta broca caracteriza-se pela elevada resistência a torção. Geralmente são utilizadas para furação 
profunda em ferro fundido do tipo GG e GGG e para ligas de alumínio do tipo AISi, sendo a sua atuação 
limitada a quinze vezes o diâmetro do furo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Geometria da broca de canal reto 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Broca canhão 
 
Nesta ferramenta geralmente dotada de pastilhas de metal duro a sua vantagem principal é a 
alimentação do seu fluido de corte ser feita através da sua haste oca e o cavaco e transportado pelo canal em 
V na periferia da ferramenta. O diâmetro destas brocas está situado entre 1 e 32 mm, sendo que para brocas 
de 1 mm deixa de haver espaço para a sua alimentação. 
Esta broca é utilizada para furação em cheio, furação escalonada, trepanação alargamento e furação 
profunda de materiais com dureza até 50 HRC. 
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Ação da broca canhão 
 
O fluido de corte é injetado pelo canal da ferramenta, que inicia em sua base e se estende até a 
cabeça da broca. O fluido de corte resfria e lubrifica o gume da ferramenta e retira o cavaco da região crítica 
de corte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Brocas BTA 
 
Este sistema proporciona a execução de um tipo muito elevado de gamas de materiais a ser utilizados em 
fabricação de peças em todo o segmento da indústria.É na maioria parte das vezes a mais vantajosa na furação 
em cheio e continua. Dos acabamentos e tolerâncias excelentes e proporciona uniformidade ao longo de furos 
em peças extremamente longas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Broca ejetora 
 
A broca ejetora cuja sua patente é da empresa SANDVIK, foi criada para permitir a furação profunda em 
maquina não criada para esse mesmo efeito. É praticamente idêntica à broca BTA excetuando a retirada do 
fluido de refrigeração e do cavaco. A condução do fluido de corte sob pressão é feita por dois tubos 
concêntricos. O tubo interno possui alguns furos que permite que parte do óleo que está a caminho da cabeça 
da broca pelo tubo externo retorne pelo interno gerando uma pressão negativa que ajuda a retirada do 
cavaco. 
A divisão do gume promove a redução de atritos, de esforços laterais, do calor desenvolvido e do desgaste das 
guias.