Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
•1 Gisele Szilágyi Engenheira de Materiais pela Universidade Presbiteriana Mackenzie, Mestre em Engenharia pela EPUSP e Pós-graduada em Administração Industrial pela USP. Professora de Graduação e Mestrado Profissional em Engenharia de Materiais na Universidade Presbiteriana Mackenzie. Professora de Pós-graduação em Engenharia de Processos Metalúrgicos na Universidade de Mogi das Cruzes. Atua como consultora e oferece treinamentos em Metalurgia, especialmente em extrusão de ligas de alumínio. Informações: aluminionasescolas@abal.org.br OBJETIVOS disseminar conhecimento e fomentar o ensino, a pesquisa e a inovação tecnológica do Al no meio acadêmico ATUAÇÃO estudantes de escolas técnicas, graduação e pós-graduação em arquitetura, design, engenharias... • atualização de bibliotecas • desenvolvimento de materiais didáticos • capacitação de docentes • convênios técnico-científicos • auxílios à pesquisa • visitas técnicas programadas • cursos, palestras, workshops •2 ABAL - Associação Brasileira do Alumínio PRINCIPAIS OBJETIVOS • PROMOVER O ALUMÍNIO • INCENTIVAR NOVAS APLICAÇÕES • ESTIMULAR A COMPETITIVIDADE DA INDÚSTRIA • PROMOVER SAÚDE, SEGURANÇA E PRESERVAÇÃO DO MEIO AMBIENTE • PUBLICAR ESTATÍSTICAS DA INDÚSTRIA • ELABORAR E DIVULGAR NORMAS TÉCNICAS • REPRESENTAR A INDÚSTRIA EM TODOS OS NÍVEIS DO GOVERNO 62 empresas associadas Produção Primária Consumo Doméstico 100 80 (%) ANO DE FUNDAÇÃO: 1970 Aspectos metalúrgicos para o aumento da eficiência em extrusão de alumínio Gisele Szilágyi Transmissão ao vivo via web 27/11/2012 •3 ROTEIRO I. Introdução II. Talão e Pontas III. Defeitos de Acabamento IV. Definição da Liga V. Condições de Processo VI. Cuidados com o Ferramental VII. Outros Pontos de Atenção I. INTRODUÇÃO •4 OPERAÇÕES NA EXTRUSÃO (Opcionais) (ou Pintura) EFICIÊNCIA OU RENDIMENTO METÁLICO material deste produção na usados tarugos dos inicial Peso aprovado material do Peso (%) Eficiência = •5 META NACIONAL DE EFICIÊNCIA (COM LIGAS 6060 E 6063 – EMBALAGEM NÃO INCLUSA) 14% de sucata: • Talões: 5% • Pontas da serra: 5% • Problemas diversos: 4% (barras curtas por diferenças de corrida, defeitos de acabamento / dimensional diversos, todo o material perdido nas paradas de ferramenta, na extrusão do primeiro tarugo e nas eventuais devoluções) Meta: 86% de eficiência →→→→ 14% de sucata II. TALÃO E PONTAS •6 COMPRIMENTO DO TALÃO • O talão é a porção não extrudada do tarugo. • Um tarugo não é extrudado até o fim para evitar a passagem para o perfil de óxidos e impurezas, que, durante a extrusão, vão se acumulando na parte traseira do tarugo. • Nas ligas “moles”, seu comprimento é, geralmente, 3 a 4% do comprimento do tarugo; nas ligas “duras”, 10 a 15%. PONTA DO INÍCIO DE EXTRUSÃO •7 PONTA DO FIM DE EXTRUSÃO E CORING III. DEFEITOS DE ACABAMENTO •8 LINHAS DE MATRIZ • Identificação: Conjunto de linhas na direção de extrusão, que não deixam a superfície do perfil áspera. RISCO(S) • Identificação: Linha(s) profunda(s) na direção de extrusão. • Causas: Container sujo; talão com irregularidades; matriz precisando nitretar; matriz oxidada por aquecimento muito longo ou em temperatura muito alta; matriz guardada com alumínio; tarugo com inclusões. •9 RUGOSIDADE • Identificação: Conjunto de linhas na direção de extrusão, que deixam a superfície do perfil áspera. • Causas: Acabamento ruim do talão; processo fora do especificado (normalmente, temperatura do tarugo muito alta). ARRANCAMENTO • Identificação: Remoção de material da superfície do perfil, no formato de “cometas”. • Causas: Depósito no talão; talão gasto; velocidade de extrusão e/ou temperatura do tarugo muito altas; tarugo de qualidade ruim. •10 RASGAMENTO • Identificação: Descontinuidade na superfície do perfil, com remoção completa de material. • Causas: Velocidade de extrusão e/ou temperatura do tarugo muito altas; tarugo de qualidade ruim; erro na usinagem da matriz. BOLHAS • Identificação: Ar retido na superfície do perfil. • Causas: Marcas superficiais no tarugo; ovalização do tarugo no hot shear; corte do talão removendo alumínio da matriz; lubrificação em excesso do disco de pressão e/ou da faca; “arroto” errado ou falta dele; container fora de tolerância; disco de pressão fora de tolerância, ou gasto ou quebrado; “pacote” de ferramenta errado ou fora de tolerância. •11 CINTA OU “PARADA-RELÂMPAGO” • Identificação: Marca transversal à direção de extrusão, por todo o contorno do perfil. • Causas: Flexão do ferramental durante extrusão; interrupções na vazão de óleo do sistema hidráulico da prensa. FAIXAS COM VARIAÇÃO DE CÔR OU BRILHO • Identificação: Faixas com variação de côr ou brilho, que aparecem de acordo com a incidência de luz. • Causas: Mudança abrupta no comprimento do talão; talão mal projetado ou mal corrigido; talão com irregularidades; câmara muito curta. •12 FAIXAS DEVIDO A GEOMETRIA DO PERFIL • Identificação: Faixas com variação de tamanho de grão ou textura, concordantes com a geometria do perfil, e normalmente visíveis somente após anodização. • Causas: Mudança abrupta no comprimento do talão; talão mal projetado ou mal corrigido. preenchimento incompleto nas posições onde ocorrem mudanças na área transversal. SUGESTÕES DE CATEGORIAS DE ACABAMENTO SUPERFICIAL O acabamento superficial somente se aplica à(s) face(s) aparente(s) do perfil (superfície ou região do perfil que ficará exposta ou que será visualizada após a montagem ou aplicação final do perfil). A face aparente deve ser determinada no desenvolvimento do perfil e ser indicada em linhas tracejadas no desenho. • Acabamento 1: Acabamento grosseiro, geralmente indicado para perfis cuja aplicação não será exposta ou onde a aparência não é importante. Pode conter, portanto, defeitos como riscos, rugosidades, atritos, faixas e manchas, desde que não comprometam a resistência e o dimensional do perfil. • Acabamento 2: Acabamento onde a superfície exposta é uniforme, isenta de rugosidade, manchas e atritos. • Acabamento 2A: Como o anterior, mas com a garantia de poder ser anodizado e não revelar faixas na anodização. • Acabamento 3: Indicado para perfis de aplicação decorativa ou onde o aspecto visual é extremamente importante. Mais rigoroso que o anterior. •13 SUGESTÕES DE ACEITAÇÃO DOS DEFEITOS Não exposto Pintado Fosco Brilhante Linhas de Matriz SIM SIM SIM SIM Risco(s) SIM SIM, se forem leves NÃO NÃO Rugosidade SIM NÃO NÃO NÃO Arrancamento SIM, se for leve NÃO NÃO NÃO Rasgamento NÃO NÃO NÃO NÃO Bolhas NÃO NÃO NÃO NÃO Cinta SIM SIM SIM SIM Faixas SIM SIM, se forem invisíveis à 2m de distância NÃO NÃO “Quanto mais fina for a espessura de um perfil, pior será o acabamento superficial.” ESPESSURAS DOS PERFIS “Quanto mais fino for um perfil, é mais difícil garantir condições de planicidade e esquadro.” •14 IV. DEFINIÇÃO DA LIGA Respondem por mais de 90% da produção brasileira de perfis extrudados. LIGAS DE ALUMÍNIO EXTRUDÁVEIS CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES •15 LIGAS DA SÉRIE 6XXX CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES Liga Características Aplicações típicas 6005A 6261 Boa resistência mecânica, boa resistência à corrosão, boa conformabilidade (melhor é a 6261), média usinabilidade. Carrocerias de veículos, estruturas e equipamentos. 6060 6063 Média resistência mecânica, alta resistência à corrosão, boa conformabilidade (melhor é a 6063). Apropriada para anodização decorativa fosca. Perfis para construção civil, caixilharia em geral, tubos de irrigação, móveis e iluminação. 6061 Média resistência mecânica, boa resistência à corrosão, boa conformabilidade, média usinabilidade, melhor soldabilidade. Estruturas, construção naval, veículos, indústria moveleira, rebites. 6082 6351 Boa resistência mecânica, alta resistência à corrosão, boa conformabilidade, média usinabilidade. Engenharia estrutural, construção de navios, veículos e equipamentos, peças usinadas em tornos automáticos, forjamentoa frio. 6101 Alta condutividade elétrica, média resistência mecânica, boa resistência à corrosão. Liga especial para fins elétricos e para barramentos (estruturas). 6262 Alta resistência mecânica, alta resistência à corrosão, ótima usinabilidade. Apropriada para anodização decorativa. Peças usinadas em torno automático. Excelente alternativa para o latão de corte livre. 6463 Média resistência mecânica, boa resistência à corrosão, boa conformabilidade. Apropriada para anodização decorativa de alto brilho. Painéis e frisos para eletrodomésticos, automóveis e armários. LIMITES DE COMPOSIÇÃO QUÍMICA (% EM PESO) DE LIGAS DA SÉRIE 6XXX Liga / Elementos Mg Si Fe Cu Mn Cr Zn (máx.) Ti (máx.) Outros (cada) 6005 0,40 a 0,6 0,6 a 0,9 máx. 0,35 máx. 0,10 máx. 0,10 máx. 0,10 0,10 0,10 0,05 6261 0,7 a 1,0 0,40 a 0,7 máx. 0,40 0,15 a 0,40 0,20 a 0,35 máx. 0,10 0,20 0,10 0,05 6060 0,35 a 0,6 0,30 a 0,6 0,10 a 0,30 máx. 0,10 máx. 0,10 máx. 0,05 0,15 0,10 0,05 6063 0,45 a 0,9 0,20 a 0,6 máx. 0,35 máx. 0,10 máx. 0,10 máx. 0,10 0,10 0,10 0,05 6061 0,8 a 1,2 0,40 a 0,8 máx. 0,7 0,15 a 0,40 máx. 0,15 0,04 a 0,35 0,25 0,15 0,05 6082 0,6 a 1,2 0,7 a 1,3 máx. 0,50 máx. 0,10 0,40 a 1,0 máx. 0,25 0,20 0,10 0,05 6351 0,40 a 0,8 0,7 a 1,3 máx. 0,50 máx. 0,10 0,40 a 0,8 --- 0,20 0,20 0,05 6101 0,35 a 0,8 0,30 a 0,7 máx. 0,50 máx. 0,10 máx. 0,03 máx. 0,03 0,10 --- 0,03 0,06B 6262 0,8 a 1,2 0,40 a 0,8 máx. 0,7 0,15 a 0,40 máx. 0,15 0,04 a 0,14 0,25 0,15 0,05 6463 0,45 a 0,9 0,20 a 0,6 máx. 0,15 máx. 0,20 máx. 0,05 --- 0,05 --- 0,05 Norma ABNT NBR ISO 209:2010 “Alumínio e suas ligas – Composição química” •16 SOBREPOSIÇÃO DE LIGAS DA SÉRIE 6XXX Se %Mg / %Si >>>> 1,73 ⇒⇒⇒⇒ excesso de Mg na liga Se %Mg / %Si <<<< 1,73 ⇒⇒⇒⇒ excesso de Si na liga Se %Mg / %Si = 1,73 ⇒⇒⇒⇒ liga estequiométrica DIFICULDADE DE EXTRUSÃO DE ALGUMAS LIGAS COMERCIAIS Liga Dificuldade de extrusão Muito fácil Fácil * Intermediária Difícil Muito difícil 1050, 1100, 1350 6060, 6063, 6101, 6463 6005A, 6061, 6082, 6261, 6262, 6351 2011, 2017, 5052, 6013, 7020, 7104 2014, 2024, 5356, 7011, 7075 Índice de velocidade 130 100 a 80 75 a 50 45 a 30 25 a 10 Índice de produtividade 110 100 a 90 85 a 60 55 a 40 30 a 15 Índice de eficiência ** 100 100 a 95 95 a 80 80 a 60 70 a 50 Valor relativo 1,000 1,000 a 1,060 1,080 a 1,300 1,300 a 1,700 2,000 a 3,000 * Considerar a base 100 neste grupo. ** Este índice compara apenas as eficiências típicas relativas a uma base 100. Não é sinônimo de porcentagem de eficiência de matéria-prima. •17 LIGA X DUREZA LIGA X RESISTÊNCIA MECÂNICA / DUCTILIDADE Liga Têmpera Resistência à Tração (MPa) Alongamento (%) Limite de Resistência Limite de Escoamento Típico Mínimo Típico Mínimo Típico Mínimo 6060 / 6063 T5 220 150 180 110 12 8 6063 T6 240 205 215 170 12 8 6005 T5 285 260 250 240 11 8 6061 T6 310 260 275 240 12 8 6261 T6 325 295 295 255 13 7 6082 T6 330 310 290 270 10 7 6463 T6 260 200 240 170 14 10 •18 V. CONDIÇÕES DE PROCESSO A PRENSA DEVE TRABALHAR SEGUINDO UMA “RECEITA” (FICHA DE PROCESSO) Perfil nº: ... • Liga: • Têmpera: • Temperatura do tarugo: ...°C • Comprimento do tarugo: ...mm • Temperatura emergente: ...°C • Velocidade do pistão: ...mm/s • Meio de resfriamento do perfil: ... • Comprimento do talão: • Comprimento da puxada: ...m • Comprimento da barra: ...mm • Outras instruções: ... Usar dados das produções anteriores como referência. •19 TEMPERATURA DO TARUGO Liga Têmpera Tipo de perfil Temperatura do Tarugo (°C) 6060, 6063, 6101, 6463 T5 Sólido 380 a 440 Tubular 400 a 460 T6C Sólido 390 a 450 Tubular 420 a 470 6063, 6101, 6463 T4, T52, T6, T6F Sólido 420 a 470 Tubular 440 a 490 6005A, 6261 T5, T6C Sólido 430 a 480 Tubular 440 a 500 6061, 6082, 6351 T6, T6F Sólido 440 a 500 Tubular 460 a 520 VELOCIDADE DO PERFIL Liga Velocidade do Perfil (m/min) Perfis Sólidos Perfis Tubulares 6060 40 a 100 30 a 60 6063 30 a 60 20 a 40 6005 20 a 40 15 a 30 6061 10 a 25 5 a 10 6261 15 a 25 10 a 15 6082 10 a 30 5 a 15 •20 TEMPERATURA EMERGENTE E RESFRIAMENTO DO PERFIL Liga Têmpera Tipo de perfil Temperatura Emergente (°C) Resfriamento * 6060, 6063, 6101, 6463 T5 Sólido 460 a 500 Ar Tubular 470 a 520 T6C Sólido 460 a 510 Até 250°C em 2 min.Tubular 470 a 530 6063, 6101, 6463 T4, T52, T6, T6F Sólido 490 a 520 Até 250°C em 1 min. Espessura > 2,3mm, em água. Tubular 490 a 530 6005A, 6261 T5, T6C Sólido 490 a 520 Até 250°C em 2 min.Tubular 500 a 530 6061, 6082, 6351 ** T6, T6F Sólido 510 a 540 Até 200°C em 1 min. Espessura > 2,3mm em água. Tubular 520 a 550 * Spray de água + ar pode ser alternativa para resfriamento, desde que o tempo indicado seja respeitado. ** Se o sistema de spray não for bom, perfis com geometrias muito sensíveis a distorções devem ser especificados nas ligas 6261 ou 6005A, que podem ser resfriadas com ventilador. RESFRIAMENTO DO PERFIL Liga Taxa de Resfriamento Mínima (°C / min) 6060 50 6063 60 6005 180 (normalmente, com spray d’água) – para têmpera T5 6061 300 (normalmente, em cocho d’água) – para têmpera T6 6261 300 (normalmente, em cocho d’água) 6082 300 (normalmente, em cocho d’água) – para têmpera T6 •21 Para perfis mais espessos, usar spray ou cocho d’água. Liga Tempo (máx.) 550 – 250°C Máxima espessura de perfil que pode ser resfriado ao ar / ventilador Sólido Tubular 6060 4 min < 24mm < 12mm 6063 3 min < 12mm < 6mm 6005 2 min < 6mm < 3mm 6082 1 min < 3mm < 1,5mm RESFRIAMENTO DO PERFIL ESTICAMENTO Objetivos: • endireitar • dar planicidade A temperatura do perfil deve ser ≤ 50°C. •22 ENVELHECIMENTO • Ter certeza de que a composição química do tarugo está de acordo com o especificado, principalmente no que se refere aos limites de Mg e Si. • Certificar-se de que os tarugos foram convenientemente homogeneizados. • Seguir as recomendações de temperatura emergente, meio de resfriamento e taxa de resfriamento na saída da prensa. • Na montagem da carga de envelhecimento, espaçar os perfis, de maneira que o ar aquecido possa circular livremente. • A carga de envelhecimento deve ocupar o maior espaço possível no forno. Do contrário, o que acontece é o seguinte: • É muito importante a realização de levantamentos térmicos periódicos (pelo menos uma vez por ano) no forno de envelhecimento, para cargas diferentes. Através destes levantamentos, é possível identificar “pontos frios” e “pontos quentes” do forno. • Checar constantemente a velocidade de operação dos ventiladores no forno de envelhecimento. Velocidades baixas resultam em tempos de envelhecimento demasiadamente longos. • Não envelhecer sucata; a responsabilidade pela qualidade é da prensa. ENVELHECIMENTO •23 MANUSEIO E ESTOCAGEM DE PERFIS O lay out na empresa de extrusão deve ser tal que haja pouca movimentação dos perfis, principalmente antes do envelhecimento (perfis “moles”). • Manusear os perfis com luvas não abrasivas e que não retenham resíduos, como cavacos. • Não arrastar e nem jogar os perfis no chão ou sobre outros perfis. • Não pisar em cima de perfis nem de amarrados de perfis. • Armazenar os perfis em locais secos. • No armazenamento, separar as camadas de perfis com folhas de papel ou tiras de papelão. • No armazenamento, não fazer pilhas muito altas. • Não estocar perfis próximos a fontes de vapores, como linhas de anodização. • Não puxar barras ou perfis de dentro de amarrados ou embalagens fechadas. VI. CUIDADOS COM O FERRAMENTAL •24 CUIDADOS COM O FERRAMENTAL • Seguir o intervalo recomendado entre nitretações (por furo da matriz, a cada 2.500m em perfis sólidos e a cada 2.000m em perfis semi-tubulares e tubulares). • Seguir a temperatura recomendada para aquecimento de ferramental (400°C para perfis sólidos e 420°C para perfis tubulares). • Limpar o forno de ferramentas a cada 15 dias. • Garantir que haja interação entre prensa e ferramentaria, de maneira a minimizar os testes de matrizes e as ordens de produçãoincompletas devido a problemas de correção. • Nunca aceitar corrosões. • O ferramental deve ser limpo em solução de soda cáustica a 60°C. • O talão deve ser guardado envolto em vaselina ou em fita adesiva. • O local de armazenamento de matrizes deve ser limpo pelo menos uma vez por ano. PONTOS DE ATENÇÃO: FERRAMENTAL NO FORNO (1) •25 PONTOS DE ATENÇÃO: FERRAMENTAL NO FORNO (2) Após 24 horas de permanência de uma matriz no forno de ferramental, sua camada nitretada deixa de existir. VII. OUTROS PONTOS DE ATENÇÃO •26 FATORES QUE ANIQUILAM A PRODUTIVIDADE / EFICIÊNCIA EM UMA EXTRUSÃO (1) • Excesso de pessoas em volta da prensa, ou na área da esticadeira principal e de inspeção de perfis (gente parada “batendo papo” com serviços por fazer; • Para piorar, neste momento, um perfil solta do puller e enrosca no meio da puxada e ninguém vai lá; só o operador que larga tudo, “pula” a mesa e tenta resolver; • Na troca de tarugo (tempo morto), às vezes a prensa fica parada pois o operador foi resolver algum problema que poderia ser resolvido após a extrusão do próximo tarugo; • Parada inesperada de ferramenta, causando um tempo perdido muito grande pois não havia nada no porta-matriz (o pessoal desconhecia que é prudente organizar, nas trocas de ferramenta, os componentes das duas próximas, para, caso a primeira parar, já se saiba onde estão os BO’s da próxima (se possível, marcados); • Prensa no automático e forno no manual, tal que às vezes falta tarugo no carregador; • Extrudando um contra-marco pesado (acabamento 1), gasta-se um tarugo 6060 da melhor qualidade, quando se teria a mesma produtividade e eficiência consumindo aquele “tarugo ruim” que estava estocado, especialmente para ser usado em produtos como esse; FATORES QUE ANIQUILAM A PRODUTIVIDADE / EFICIÊNCIA EM UMA EXTRUSÃO (2) • Após troca de matriz, tarugo demora a chegar no carregador e puller também retarda a operação; • Pressão acima da máxima provocou chapéu, com perda de tempo; • Tarugo enrosca com muita frequência na rampa; • Após corte aparentemente perfeito, descarte fica balançando na ponta da faca; • Tarugo subiu com recipiente parcialmente aberto (colidiu); • Pressão máxima desregulada; • “Burp” (desgaseificador) inadequado; • Relação irregular puller x puxada (não coordenados); • Um tarugo deu um pequeno chapéu. Mesmo assim, chama-se um segundo tarugo, que poderá piorar o chapéu, ou, então, nem poder ser extrudado, tendo que ser retirado do carregador. Para piorar, em vez de guardá-lo para extrudar mais tarde, foi “escondido” na sucata; • Perfil iniciou a extrusão com pressão muito inferior a máxima nominal, alta temperatura de tarugo e produzindo com baixa velocidade. Em tarugos seguintes, este processo foi repetido, perdendo-se a oportunidade de , em baixando a temperatura, aumentar a pressão de saída e ganhar velocidade; • Mesa cheia por falta de planejamento do pessoal da prensa; •27 FATORES QUE ANIQUILAM A PRODUTIVIDADE / EFICIÊNCIA EM UMA EXTRUSÃO (3) • Perfil extrudando com sobrecarga de pressão, enorme “rampa de aceleração” e usando tarugo de máximo comprimento. Em tarugos seguintes, este processo foi repetido pois ninguém diminuiu o tarugo para evitar a sobrecarga; • Equipe entrou em cima da hora, não tendo tempo de inspecionar a faca, serras, vazamentos, chamando a manutenção imediatamente ou anotando os problemas; • Operador desatento não percebeu que o puller “não segurou” a puxada, provocando uma nova “emenda”, que irá causar a perda de mais uma barra inteira; • Na serra, não se alinharam corretamente as emendas, sucatando diversas barras que não deram medida. Para piorar, tentou-se “disfarçar”, picotando as barras sucatadas para não chamarem a atenção de quem passasse e pudesse observar o desperdício. Dúvidas? •28 Pesquisa ABAL www.abal.org.br •29 Obrigado! aluminionasescolas@abal.org.br gisz@uol.com.br
Compartilhar