9 - Processos de Manufatura não Convencionais

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Processos de Manufatura 
não Convencionais
Prof. Leonardo Meneghel
leonardo.meneghel@gmail.com @fsg.edu.br
Baseado no material do Dr. André João de Souza, 
livros do Senai, open.edu, fabricantes (vídeos etc.) 
Processos de Fabricação
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De forma genérica, os processos manufatura por
usinagem são divididos por convencional e não
convencional.
Processos convencionais são os processos
puramente mecânicos, com a utilização de geometria
definida ou não.
São considerados processos não convencionais os
que incorporam processos mecânicos unidos ou não a
processos térmicos, elétricos químicos e a uniões
destes.
Processos de Fabricação
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Tabela comparando diferentes processos de usinagem com
Não indicado = é possível realizar mas com muitas contraindicações Não aplicável = não possível usinar
Aplicável = permite a utilização Recomendado = método mais indicado
PROCESSOS NÃO 
CONVENCIONAIS
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Jato abrasivo
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Jato abrasivo, jato de granalha, jato de areia, shot
blast, são algumas das nomenclaturas utilizadas para
o processo mecânico de usinagem por abrasão.
Nesse processo as peças são submetidas a um jato
abrasivo, impulsinado por ar/água pressurizada
(conhecido por jato manual) ou força centrífuga de
turbinas (jato automático).
Utilizado para limpar a superfície e preparar para
posterior processo de pintura, por exemplo.
O processo de shot peening é similar, mas com 
maior intensidade de projeção das partículas, 
produzindo uma superfície encruada (tensão de 
compressão) e aumentando a vida contra fadiga por 
trincas superficiais 
https://www.youtube.com/watch?v=IkxAIINFNEA
https://www.youtube.com/watch?v=upqgnYpfKY0&t=6s
Corte por Jato de Água
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O processo de jato de água é utilizado para efetuar corte de materiais, geralmente utilizado para grande
espessuras (total até ~30 cm usualmente) e materiais não metálicos.
Para efetuar o corte, um jato com alta pressão (~650 MPa a velocidade de ~760 m/s) de água juntamente com
partículas abrasivas são direcionadas a peça. A pressão do jato de água supera a tensão de compressão entre as
moléculas do material e desta forma separa.
Este tipo de corte possui as vantagens de não afetar termicamente o material, cortar chapas empilhadas, corta
materiais como titânio, granitos, aços, alumínios etc.. (exceto vidro temperado) resultando em uma boa superfície
da região cortada.
https://www.youtube.com/watch?v=n1aUrx4WG5ohttps://www.youtube.com/watch?v=owYiwoRrVec
Material cortado
Água 
pressurizada
”Jóia”
Abrasivo
Tubo de mistura
Suporte
Jato de corte
Corte por Plasma
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Efetua o corte aplicando energia termoelétrica gerando o plasma pelo
aquecimento do gás com o arco elétrico entre a tocha e o material condutor
sendo cortado. O plasma gerado para o corte derrete e vaporiza o metal
enquanto o fluxo de gás afasta/empurra o material líquido originando o corte.
Os equipamentos de corte plasma automáticos até ~200 mm e os portáteis
até ~40 mm. O corte afeta termicamente o material e a região cortada (até
5 mm), possui exatidão de ~0,8 mm, produz arredondamento em cantos
cortados com raio de 4 mm (para mais conforme espessura).
Tocha para corte manualRebarbaSeção cortada
https://www.youtube.com/watch?v=IQ9fncx20_A
Corte/marcação por Laser
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A separação por corte ou marcação de superfície por laser utiliza a
energia termoelétrica. No corte, o material da peça é fundido e vaporizado
pelo intenso feixe de luz concentrada. O LASER (Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation) é um feixe de luz que produz intensa
energia e é possível cortar chapas finas de materiais como metais, vidros
(exceto temperado), cerâmicas, madeira, plásticos, tecidos, etc...
O corte é térmico e a região cortada é afetada pela temperatura
(temperando a ”borda”, queimando a região cortada da madeira, etc...).
O laser possui uma excelente precisão ~0,1 mm e uma região cortada
com pouca rebarba (chapas menores que ~6 mm com Rz de ~20 µm) e,
apesar de cortar chapas superiores a 30 mm, é vantajoso em chapas finas até
~13 mm, acima disso corte fica muito lento e o corte por plasma é
recomendado.
https://www.youtube.com/watch?v=pMSyGOoesfM
Tocha de corte Laser
Gravação usando laser
https://www.youtube.com/watch?v=y00ypF2sqyg
Usinagem por Ultrassom
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A peça permanece estacionária em um tanque contendo fluído com partículas
abrasivas, este fluído é injetado entre a peça e a ferramenta vibratória e o material da
peça é desgastado formando o negativo da ferramenta.
A remoção de material ocorre pela alta frequência da ferramenta (10 a 40kHz e
amplitude de 5 a 100 µm) transmitindo alta velocidade no abrasivo do fluído (20 a
60% de abrasivo na água/óleo) que impacta na peça removendo pequenos cavacos.
Neste processo é a remoção de material é de ~1 cm3.min-1 (convencional chega
a 3000 cm3.min-1), as partículas de abrasivo são de 5 a 100 µm e geralmente de
carboneto de boro, as ferramentas de corte são fabricadas de aço médio carbono,
monel (níquel ligado), etc e as forças de corte variam de 5 a 450 N (geralmente
45 N), usina praticamente todo tipo de material mas é mais eficiente em materiais
duros, usina com exatidão de 0,02 mm com rugosidade de Ra ~1 µm.
https://www.youtube.com/watch?v=UyK7Ph6yosk
Usinagem por ultrassom
Usinagem apenas por ultrassom, 
ano de 1966
https://www.youtube.com/watch?v=fEvo5jarIW4
Usinagem com auxílio do 
ultrassom
Usinagem por Feixe de Elétrons
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Processo de usinagem termoelétrico para remoção de material e é utilizado apenas para usinar
componentes pequenos.
https://www.youtube.com/watch?v=-Ghqda-s45w
Sistema para produção do feixe de elétrons
O feixe de elétrons é criado em um canhão emissor de
elétrons, o feixe passa por lentes que ajustam o foco do feixe
até a peça, o processo ocorre em vácuo.
Processo utilizado principalmente para produzir furos
muito pequenos sendo de 0,1 a 1 mm.
Usinagem por Eletroerosão
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Neste processo de usinagem a peça condutora e a ferramenta condutora são imersas em um líquido dielétrico e por
arco voltaico de alta frequência (faíscas) vaporizam pequenas partes da peça.
Utilizado para produzir ranhuras, orifícios, cavidades, etc. Possuem basicamente dois tipos de processos, a fio e
por penetração. A fio, um fio condutor é constantemente desenrolado no rolo superior passando pela peça e enrolado
no rolo inferior, ao passar pela peça produz o ”corte” conforme programação no equipamento. Por penetração, um
eletrodo fabricado de grafite ou cobre é aproximado da superfície e, devido as constantes descargas elétricas produz um
negativo do eletrodo.
A distância do eletrodo a peça varia de 10 a 500 µm (o frequente afastamento do eletrodo de penetração é para a
entrada do fluido dielétrico e limpeza da cavidade), o processo é lento, rugosidade obtida de Ra 1,6 a 5 µm e devido a
elevação da temperatura localmente, deixa uma camada de até 0,15 mm afetada (refundida) que deve ser removida
caso necessite de resistência a corrosão e fatiga.
https://www.youtube.com/watch?v=4KoUHbyUIEUhttps://www.youtube.com/watch?v=5Ex_kn_EQ9I
Eletroerosão a fio
FIO ELETRODO
ELETRODO
Eletroerosão por penetração
Usinagem Química
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A usinagem química é o meio de usinar materiais pela sua dissolução em uma
solução agressiva (ácida ou básica). Este tipo de usinagem ainda é amplamente
utilizada na aeronáutica para redução de massa em grandes peças, mas também é
utilizada para componentes menores. Entretanto, é mais conhecida pela utilização
na indústria da eletrônica na confecção de placas de placas de circuito as PCIs ou
PCBs (Placa de circuito Impresso ou Printed circuit board).
Existem diversos tipos de soluções para diferentes materiais, removendo
material, portanto usinando. Para metais são utilizadas soluções de ácido nítrico,
para o cobre (placas de circuito) são utilizadas soluções de percloreto de cloro, etc...
https://www.youtube.com/watch?v=P08uX38rr7o
Placa de circuito de TV da 
década de 1940
Usinagem química em fenolite
com percloreto de ferro Laptop de 2011
Fabricação Seriadade PCB
https://www.youtube.com/watch?v=ljOoGyCso8
s
Usinagem química do alumínio 
para a indústria aeronáutica
https://www.youtube.com/watch?v=OFYAUAOwrzY
Pequenos componentes usinados
Usinagem Eletroquímica
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Utiliza o processo de eletrólise, que é a reação não espontânea de decomposição de uma
substância com o uso da corrente elétrica. A reação ocorre com a passagem de correte elétrica
por dois materiais condutores. Dois processos são muito conhecidos, o polimento
eletroquímico e a usinagem eletroquímica.
O polimento eletroquímico é muito utilizado para melhorar o acabamento em joias e para
reduzir a rugosidade em superfícies utilizadas no processamento de alimentos.
A usinagem eletroquímica é utilizada para usinagem de partes complexas e em metais de
difícil usinagem. Os equipamentos de usinagem eletroquímica possui considerável capacidade
produtiva e não afetam termicamente a peça, produz furos de até 3 mm, tolerâncias
dimensionas de 0,02 mm e Ra ~0,6 µm. Por outro lado, o processo consome muita energia
elétrica (0,1 a 5 A/mm2) e não pode ser utilizada para materiais não condutores nem macios.
https://www.youtube.com/watch?v=PfDTc6lTnhA
Eletro polimento
Processos de polimento
https://www.youtube.com/watch?v=OFYAUAOwrzY
Processo de usinagem eletroquímica do ”ferro”
Usinagem eletroquímica*
*Sem eletrólito para mostrar a ferramenta
eletrólito
+ -
P
eç
a
Fe
rr
am
en
ta