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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO DISCIPLINA - SOLDAGEM E CONFORMAÇÃO ATIVIDADE PRÁTICA SOLDAGEM E CONFORMAÇÃO ADENILSON MARGARIDA DE SOUZA PROF. PABLO DEIVID VALLE GOIANÉSIA - GO 2020 SUMÁRIO 1 INTRODUCAO ............................................................................................................ 3 1.1 Fundamentação teórica ............................................................................................... 3 1.2 Objetivo ..................................................................................................................... 4 2 PROCESSO DE TREFILAÇÃO ................................................................................. 4 3 PROCESSO DE ESTAMPAGEM ..................ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 4 PROCESSO DE FORJAMENTO MATRIZ FECHADA........................................... 8 5 PROCESSO DE LAMINAÇÃO .................................................................................. 9 6 PROCESSO DE SOLDAGEM TIG .......................................................................... 11 7 PROCESSO DE SOLDA MIG .................................................................................. 12 8 PROCESSO DE SOLDA OXIACETILÊNICA ........................................................ 13 9 CONCLUSÃO ............................................................................................................ 14 10 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 15 3 1 INTRODUCAO A soldagem é um processo muito utilizado em operações indústrias na fabricação e re- paração de peças, equipamentos e estruturas. Este processo permite a união de metais através do derretimento das peças e formação de junta. As áreas profissionais que relacionam com a atividade de soldagem incluem-se a mecâ- nica, montagem de maquinário, funilaria, caldeiraria, fabricantes e montadoras de equipamento elétrico e eletrônico que frequentemente montam partes de seus produtos usando solda, dentre outras. A conformação sendo um processo mecânico de transformação de lingotes em produtos semielaborados são destinados a fabricação de produtos finais para consumidores. Neste trabalho serão apresentados alguns processos de soldagem e conformação e suas principais aplicações. 1.1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A soldagem é um processo muito aplicado em atividades diárias desde pequenos reparos à grandes construções e manutenções de estruturas de pontes, plataformas, navios e outros. Os processos de união dos metais por soldagem podem ser classificados em três cate- gorias: processos de soldagem que utilizam gás, processos de soldagem que utilizam corrente elétrica e processos de soldagem que utilizam gás e corrente elétrica. (GEARY e MILER, 2011 p.8). Segundo Santos (2015 p.14), a soldagem é a união de peças e a solda é a finalização tendo como resultado um cordão de solda fundido com a diluição parcial entre as peças. “Entende-se como metal base a peça que será́ soldada e metal de adição o material que será́ depositado no momento da soldagem, para ser diluído e compor a solda”. (SANTOS, 2015 p.14). “O metal depositado (em inglês, Deposited Metal) é o material metálico que foi adicio- nado na junta soldada, onde parte se dilui no metal de base (azul) e parte fica depositada como reforço sobre o metal diluído (vermelho)”. (SANTOS, 2015, p.18). “Quando o equipamento de soldagem é automático, é necessário um profissional quali- ficado, pois além de conhecer de solda é preciso conhecer o equipamento. Nesse caso o profis- sional é o operador de soldagem” (SANTOS, 2015, p.19). 4 No processo de conformação, conforme Machado 2008, um elemento simples é trans- formado em um objeto útil através de um processo de fabricação com geometria complexa, com forma, precisão, tolerâncias, aparência e propriedades bem definidas. De acordo com autor, a conformação é um processo atrativo quando a geometria dos componentes não é complicada e o volume de produção é grande e como exemplo o custo de aplicações automobilísticas pode manter-se baixo. 1.2 OBJETIVO Apresentar alguns processos de soldagem e conformação e suas principais aplicações. 2 PROCESSO DE TREFILAÇÃO Figura 1 A trefilação é um processo de conformação plástica que se realiza pela operação de conduzir um fio (ou barra ou tubo) através de uma ferramenta denominada fieira, de formato externo cilíndrico e que contém um furo em seu centro, por onde passa o fio (PALMEIRA, 2005 p.1). Normalmente este processo ocorre em condições térmicas a frio e a simetria circular é mais comum em peças trefiladas. A aplicação mais comum do processo de trefilação são tubos, barras e arames. Os equi- pamentos neste processo podem ser de bancadas para produção de componentes não bobináveis como barras e tubos e trefilação de tambor para produção de componentes não bobináveis como fios e arames. 5 Alguns produtos obtidos pelo processo de trefilação Fonte: Aciva/Compraco/Soluções industriais Processo básico de trefilação a frio (tubos). Fonte: Engetref. O exemplo acima mostra um processo básico, mas, o processo pode conter diversos passes e ainda é possível fazer diversas etapas de tratamento térmico para mudar o estado de fornecimento do tubo. Tubos Barras Arames Carrinhos de supermercado Aros de biscicleta Clips 6 3 PROCESSO DE ESTAMPAGEM Figura 2 Estampabilidade é a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir a forma de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentar qualquer outro tipo de de- feito de superfície ou de forma (MORO e AURAS, 2006 p.27). O processo de estampagem é a transformação de material bruto em peças finalizadas. O processo ocorre a partir do corte e da deformação de chapas, em operação de prensagem a frio. Esse tipo de prática é utilizado principalmente para construção de paredes finas feitas de chapa, ou de fita de diversos metais e ligas. Operação de prensagem Fonte: poli.usp Na operação ocorrem alongamento e contração das dimensões de todos os elementos de volume. A chapa, originalmente plana, adquire uma nova forma geométrica. 7 A estampagem de chapas metálicas finas pode ser classificada através do tipo de opera- ção empregada em: estampagem profunda, corte em prensa, estiramento e dobramento. Tipos de operações em chapas metálicas (FILHO e SILVA, 2011 p.65-68). ESTAMPAGEM PROFUNDA OU EMBUTI- MENTO Uma chapa plana adquiri a forma de uma ma- triz(fêmea) imposta pela ação de um punção (ma- cho). O processo é empregado na fabricação de peças de uso diário (paralamas, porta de carros, banheiras, rodas etc. Peça tanque de combustível / Peça catalisador CORTE EM PRENSA Chapas são submetidas a ação de pressão exer- cida por uma punção ou cunha de corte contra o material e a matriz. A chapa é deformada plasti- camente e levada até a ruptura nas superfícies em contato as lâminas. Linhas de corte com prensa: processa formas arbitrárias par- tindo de bobinas mãe, muito amplamente utilizadas nos se- tores de automóvel e seu auxiliar. ESTIRAMENTO Consiste na aplicação de forças de tração de moda a esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). O equipamento de estiramento consiste em um pistão hidráulico que movimenta o punção. Processo de estiramento DOBRAMENTO Uma tira metálica é submetida a esforços aplica- dos em duas direções opostas para provocar a fle- xão e a deformação plástica. Dobra do metal./ cantoneira Fonte: Docplayer Fagorarrasate/Slideplayer/ 8 4 FORJAMENTO MATARIZ FECHADA É um processo pelo qual o material sofre conformação por compressão e é impelido em direções determinadas pela forma da ferramenta (matriz). (FILHO e SILVA, 2011 p.84). Con- forme os autores o processo de forjamento em matriz fechada pode ser classificado em forja- mento a partir da barra, forjamento a partir de tarugos e forjamento de elementos estampados. Figura 3 Para FILHO e SILVA (2011), os tipos de forjamento matriz fechada podem ser por: Recalque, no qual a redução da altura inicial é sem grande expansão lateral e sem grande des- lizamento relativo entre peça e ferramenta; Expansão/alargamento, escoamento lateral do ma- terial com grande trecho de deslocamento peça-ferramenta; Expansão com extrusão, preenchi- mento de cavidades ocas da ferramenta pela ampliação local da altura inicial com deslocamento relativamente longo escoamento lateral do material após o preenchimento do canal de rebarba. Recalque inicial e final da cabeça de parafuso Fonte: Sistemas eel 9 Etapas de impressão de forjamento em matriz fechada Fonte: Sistemas eel Para a confecção de uma única peça são necessárias várias matrizes com cavidades cor- respondentes aos formatos intermediários que o produto vai adquirindo durante o processo de fabricação. Esboço e acabamento de uma alavanca 5 PROCESSO DE LAMINAÇÃO Figura 4 Fonte: Docplayer 10 A laminação e um processo de conformação que essencialmente consiste na passagem de um corpo solido (peca) entre dois cilindros (ferramentas) que giram a mesma velocidade periférica, mas em sentidos contrários. (FILHO e SILVA, 2011 p.84). Conforme os autores a peça inicial sofre uma deformação plástica na passagem entre os cilindros reduzindo sua seção transversal e aumentando o seu comprimento e largura. Os laminadores (máquinas de laminação) são classificados de acordo com o número e arranjo de cilindros, e os principais tipos são os laminadores duo, trio e quádruo. (FILHO e SILVA, 2011). Principais tipos de laminadores (FILHO e SILVA, 2011). Laminador Duo Duo de retorno por cima ou pelo lado Possui seus dois cilindros girando somente numa direção, fazendo a peça laminada a retornar por cima (ou pelo lado) para ser submetida a uma nova passagem. Duo reversível Pode ter o movimento de rotação do cilindro nos dois sen- tidos, permitindo a passagem da peça pelos cilindros na direção de ida e volta. possível trabalhar pecas pesadas e longas (blocos, tarugos, placas, chapas grossas, verga- lhões, barras e perfis Laminador Trio Dois de seus cilindros (o superior e o inferior) são maiores do que o cilindro intermediário, são acionados por moto- res; o cilindro intermediário se movimenta pela ação de atrito e a movimentação da peça se dá com a ajuda de uma mesa de levantar ou uma mesa inclinada. Laminador Quádruo Composto por quatro cilindros dispostos um sobre outro, denominado dois cilindros de trabalho e dois de apoio. Es- tes laminadores são empregados na laminação e relamina- ção em chapas que necessitam espessura uniforme em toda seção transversa. De acordo com (FILHO e SILVA, 2011 p.24). Os cilindros de laminação são a princi- pal parte de um laminador dispondo de três partes básicas, básicas como: a) corpo - onde ocorre o processo de laminação da peça; b) pescoço - onde o peso do cilindro e a carga de laminação devem ser suportados; c) trevo - onde ocorre o acoplamento com o eixo motor através de uma manga de engate. 11 6 PROCESSO DE SOLDAGEM TIG O processo de soldagem TIG ou Gás Tungsten Arc Welding (GTAW), como é mais conhecido atualmente, é um processo de soldagem a arco elétrico que utiliza um arco entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a poça de soldagem (BRACARENSE, 2000 p.1). O GTAW funciona através do eletrodo de tungstênio (ou liga de tungstênio) preso a uma tocha. Por essa mesma tocha é alimentado o gás que irá proteger a soldagem contra a contaminação da atmosfera. (BRACARENSE, 2000 p.1). Conforme o autor “o arco elétrico é criado pela passagem de corrente elétrica pelo gás de proteção ionizado, estabelecendo-se o arco entre a ponta do eletrodo e a peça. O arco de soldagem é formado quando uma corrente elétrica passa entre uma barra de metal (tungstênio), que é o eletrodo não consumível, e que pode corresponder ao polo negativo (cátodo), e o metal de base, que pode corresponder ao polo positivo (ânodo) (SANTOS,p.77) Para iniciar arco, é necessário que o metal de adição (eletrodo) toque a peça (metal de base) para poder fechar o circuito, e após os elétrons percorrerem o eletrodo em direção à peça inicia-se um arco elétrico. (SANTOS, p.78) De acordo com o autor, este tipo processo aplica- se para soldagem de juntas, titânio, zircônia, ligas de alumínio e magnésio, inoxidáveis, ligas de níquel e ligas especiais. É aplicado para soldagem de tubos, chapas e reparos. Os gases de proteção utilizados no processo de soldagem TIG são: (SANTOS, 2015 p.82). Figura 5 12 Características e diferenças dos gases de proteção (SANTOS 20015 p.60,61). Argônio Baixa tensão no arco. Indicado para soldagem de cha- pas finas e para soldagem manual. Ideal para remoção de alguns óxidos. Arco estável e de fácil abertura po- dendo ser utilizado para soldar em corrente contínua e alternada. Custo menor, porém, sua vazão é para pro- teção de pequena poça de fusão e maior resistência a corrente lateral, em relação a outros gases inertes. Hélio Maior tensão no arco elétrico e maior penetração sendo escolhido para peças de maiores espessura e de condutibilidade térmica elevada. Recomendado para soldagem automática. Arco menos estável, dificul- tando a abertura do arco e seu uso é na corrente contí- nua. Custo mais elevado, tendo vazão de duas a três vezes maior que de argônio, porém sua resistência a corrente de vento é menor. 7 PROCESSO DE SOLDAGEM MIG/MAG Figura 6 No processo de soldagem MIG/MAG a fonte de calor e o arco elétrico é conduzido pelo eletrodo nu alimentado de forma contínua até o metal de base. O calor gerado funde a extremi- dade do eletrodo e se deposita em uma poça na superfície do metal de base (SANTOS, 2015 p.59). O autor afirma que esse processo pode ser definido como automático, quando o desloca- mento da tocha é executado mecanicamente por um equipamento, ou semiautomático, quando o deslocamento da tocha é feito pelo operador. Verifica-se também que neste processo MIG/MAG o material de adição (arame-eletrodo) é alimentado continuamente sendo fornecido em bobinas e a bitola tem que ser dimensionada de acordo com a quantidade de material a ser 13 depositado e a capacidade de energia que o equipamento pode suportar, conforme a espessura da peça a ser soldada. (SANTOS, 2015 p.63). Algumas características do processo MIG/MAG (SANTOS, 2015 p.63). MIG (Metal de gás inerte) Sua proteção é gasosa é pelo uso de gás inerte podendo ser usado o gás hélio, argônio ou a mistura dos dois. Aplicação de metais não ferrosos, como alumínio, que além de utilizar o gás inerte e metal de adição compa- tível com seu metal de base pode ser incluídos recur- sos como arco pulsado, duplo pulsado, entre outros. MAG (Metal de gás ativo) Sua proteção é gasosa é pelo uso de gás ativo que re- agem com a poça de fusão. O eletrodo é escolhido de acordo com o metal de base e a aplicação da solda. Cada tipo de gás realiza um tipo de transferência me- tálica proporcionado agilidade e melhor aplicação. Conforme (SANTOS, 2015 p.68) as fontes de energia alimentam o arco voltaico e os tipos de fontes são: • Transformador: fornece somente corrente alternada e não define polaridade.• Retificador: fornece somente corrente contínua. • Gerador: fornece somente contínua. Utilizado na maioria das vezes em usinas de açúcar e álcool. 8 PROCESSO DE SOLDAGEM OXIACETILENO A soldagem por chama oxiacetilênica é um processo de união de metais muito co- nhecido do meio industrial, pode ser usado para aquecer, unir e cortar. De acordo com GEARY e MILER (2011), este processo é o mais versátil, capaz de desempenhar uma diversidade de trabalhos em tipos e espessuras de materiais metálicos sendo também de fácil aprendizado. Tabela 6 – Aplicação do processo oxiacetilênico (GEARY e MILER, 2011 p.9). UNIR Duas bordas de um metal são aquecidas até́ fundirem- se. O material fundido se mistura, apresentando-se como uma liga que se une ao material-base após a so- lidificação. AQUECER Utilizado em processos de conformação para a obten- ção de várias formas e contornos e em operações de tratamento térmico, como o recozimento, a têmpera 14 por chama, a têmpera em água ou óleo, a cementação e o alívio de tensões. CORTAR Um fluxo de oxigênio puro é direcionado contra a área aquecida do metal ocasionando a oxidação do metal ou sua queima separando ou cortando em partes adja- centes. Componentes do processo oxiacetilênico (GEARY e MILER, 2011 p.9 e 13). OXIGÊNIO (processo de ar líquido) No processo de ar liquido, o ar é aquecido por com- pressão até́ certa temperatura. Mantendo-se o ar com- primido a uma tempera- tura para a qual o nitrogênio entra em ebulição, 146°C, consegue-se separar o nitro- gênio do restante dos gases. A mistura de gases é aque- cida até que somente o oxigênio permaneça sem ebulir e então é armazenado puro como um gás ou um lí- quido. ACETILENO Produzido combinando a água e o carbeto de cálcio ou carbureto. O carbeto de cálcio é colocado na água, ocorre então uma reação que ocasiona o aparecimento de bolhas de gás e o gás emergente é o acetileno. 9 CONCLUSÃO Com certeza podemos afirmar que a soldagem e conformação sem dúvida podem ser consideradas essenciais no desenvolvimento do processo produtivo da maioria das indústrias. De um modo geral muitos processos produtivos utilizam-se de chapas metálicas e tubos para fabricação de peças que abrangem os setores automobilísticos, espacial, naval, agrícolas, construção civil, mineração e até produtos de consumo, tendo como exemplo as embalagens metálicas que podem ser produzidas por embutimento profundo e estiramento, tendo em vista a vantagem destas embalagens diminuir o uso do vidro. O Brasil é um consumidor de tecnologia e serviços de soldagem avançados sendo ne- cessário que, profissionais e empresas busquem aperfeiçoamento nestes serviços para garantir a produtividade e redução de desperdícios. Para isso é importante conhecer as complicações que os materiais podem apresentar ao serem soldados, os fatores do material, do projeto e dos procedimentos. 15 REFERÊNCIAS BRACARENSE, Alexandre Queiroz. Processo de soldagem TIG – GTAW. Belo Horizonte 2000. Disponível em: http://asmtreinamentos.com.br. FILHO.E. B; SILVA.I. B; BATALHA.G. F; BUTTON.S. T. Conformação plástica dos me- tais. São Paulo: EPUSP, 2011. Disponível: http://www.fem.unicamp.br. Acesso em 16 de maio de 2020. GEARY, Don. Soldagem [recurso eletrônico] / Don Geary, Rex Miller - New York 2011; tra- dução: Carlos Lange Bassani, Irionson Antonio Bassani. – 2. ed. – Porto Alegre: Bookman, 2013. Disponível em: https://books.google.com.br MACHADO, Marcelo Luca Pereira. Conformação dos Metais. Fundamento e aplicações – Vitória, 2009. Disponível em: https://docplayer.com.b MORO, Norberto. AURAS, André Paegle. Processo de fabricação. Florianópolis, 2006. Dis- ponível em: https://www.docsity.com. PALMEIRA, Alexandre Alvarenga. Processos de trefilação. Rio de Janeiro, 2005. Disponível em: http://mecanicadefabricar.blogspot.com SANTOS, Carlos Eduardo Figueiredo dos. Processos de soldagem: conceitos, equipamentos e normas de segurança / Carlos Eduardo Figueiredo dos Santos – São Paulo, 2015. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br Introdução a Manufatura Mecânica. Disponível em: http://sites.poli.usp.br Barras de aço. Disponível em: http://www.aciva.com.br Produtos tubos trefilados. Disponível em: https://compraco.com.br Arame trefilado. Disponível em: https://www.solucoesindustriais.com.br Estampagem e conformação de chapas. Disponível em: https://docplayer.com.br Linha de corte em prensa. Disponível em: http://www.fagorarrasate.com.br Processos de conformação. Disponível em: https://slideplayer.com.br Processo de trefilação. Disponível em: https://sistemas.eel.usp.br Tubos trefilados. Disponível em: https://www.engetref.com.br http://www.fem.unicamp.br/ http://sites.poli.usp.br/ Barras%20de%20aço.%20Disponível%20em:%20http:/www.aciva.com.br https://compraco.com.br/ http://www.fagorarrasate.com.br/
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