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PROCESSO DE FABRICAÇÃO PROF.: LEON DENIS 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), aço (ferro, carbono e outros). Aços inoxidáveis contém: cromo, níquel e, em alguns casos, molibdênio, além dos elementos contidos nos aços normais. PROF.: LEON DENIS MALEABILIDADE: Propriedade que permite a conformação de uma liga metálica por deformação. Um material maleável é facilmente dobrado, laminado, forjado e conformado. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS METAIS PROF.: LEON DENIS DUCTIBILIDADE: é a propriedade que apresentam alguns metais e ligas metálicas quando estão sob a ação de uma força, podendo estirar-se sem romper-se, transformando-se num fio. Os metais que apresentam esta propriedade são denominados dúcteis. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS METAIS PROF.: LEON DENIS CONDUTIBILIDADE: A capacidade de conduzir bem o calor e a eletricidade se deve à presença dos elétrons livres, que permite a transmição rápida de calor e eletricidade através do metal. PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS METAIS PROF.: LEON DENIS O resultado da elaboração de ligas com composição adequada, possibilita o surgimento de ponto de fusão mais baixo do que o dos metais que a compõem. Para quaisquer composições, o ponto de fusão da liga é inferior ao dos metais puros componentes da liga, alcançando-se um mínimo para a composição de 39,7% de cádmio – ponto eutético (145,5 ºC). Diagrama de fases Bismuto-Cádmio PROF.: LEON DENIS A classificação pode ser entendida se for levado em conta que o elemento químico que contribui em maior peso atômico para a composição da liga designa sua origem. Assim uma liga que possui peso atômico predominante de ferro é classificada como ferrosa caso contrário, como não ferrosa. observa-se o diagrama binário Fe-C, caracterizando uma liga ferrosa. Diagrama de Equilíbrio Fe-C PROF.: LEON DENIS ESTRUTURA CRISTALINA REAL DO FERRO O ferro não se apresenta exatamente da forma como foi visto até aqui ou seja, com sua rede espacial ordenada e isenta de defeitos. Torna-se necessário portanto, um estudo preliminar destes defeitos para podermos avaliar as conseqüências que eles trarão posteriormente. DEFEITOS DA REDE CRISTALINA DO FERRO Contorno do grão Vazios Discordâncias PROF.: LEON DENIS DEFEITOS DA REDE CRISTALINA DO FERRO Contorno do grão: durante a solidificação do ferro, começam a surgir núcleos de cristalização, que são átomos que iniciam a aglomeração com outros átomos. Esses núcleos surgem de todas as partes ao mesmo tempo. Representação esquemática do contorno de grão PROF.: LEON DENIS Vazios: Ocorrem quando um ponto da rede cristalina não está ocupado. Seu número aumenta com a temperatura, pois os átomos oscilam mais violentamente e é provável que saltem para um interstício da rede ou em direção a superfície. PROF.: LEON DENIS Discordâncias: Discordâncias são defeitos lineares, relacionados com fenômenos de escorregamento de planos cristalinos. A deformação plástica de um cristal perfeito pode ocorrer pelo deslizamento de um plano de átomos com relação ao outro. São caracterizadas pela presença de um plano extra de átomos na formação da rede cristalina Representação esquemática de uma discordância em forma de cunha PROF.: LEON DENIS SOLUBILIDADE os átomos oscilam mais violentamente com o aumento da temperatura e alargam a rede (o parâmetro da rede aumenta), os espaços interatômicos também aumentam um pouco. O resultado é uma capacidade de recebimento maior da rede espacial do ferro em relação a átomos de liga, ou seja, a solubilidade aumenta com a temperatura Solução sólida em ferro a e precipitação de carbonetos Solução sólida intersticial em ferro PROF.: LEON DENIS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS As propriedades dos materiais dependem da natureza do material, composição química e microestrutura. Pode-se classificar as propriedades dos materiais em: Propriedades físicas ; Propriedades químicas; Propriedades físico-químicas; Propriedades tecnológicas. PROF.: LEON DENIS PROPRIEDADES MECÂNICAS A propriedade mecânica que geralmente está associada com componentes mecânicos estruturais e a resistência mecânica. Outras propriedades mecânicas são elasticidade, ductilidade, dureza, tenacidade, resiliência e outras. RESISTÊNCIA MECÂNICA – pode-se conceituar resistência mecânica como sendo, a capacidade dos materiais de resistir a esforços de natureza mecânica, como tração, compressão, cisalhameto, torção, flexão e outros sem romper e/ou deformar-se. Porém, o termo resistência mecânica, abrange na prática um conjunto de propriedades que o material deve apresentar PROF.: LEON DENIS ELASTICIDADE – é a capacidade que o material apresenta de deformar-se elasticamente. A deformação elástica de um material, acontece quando o material é submetido a um esforço mecânico e o mesmo tem suas dimensões alteradas, e quando o esforço é cessado o material volta as suas dimensões iniciais. PROF.: LEON DENIS DUCTILIDADE E/OU PLASTICIDADE – é a capacidade que o material apresenta de deformar-se plasticamente ou permanentemente antes de sua ruptura. A deformação plástica de um material, ocorre quando o material é submetido a um esforço mecânico e o mesmo tem suas dimensões alteradas. PROF.: LEON DENIS Resiliência – é a capacidade do material absorver e devolver energia sem deformação permanente. Essa propriedade tem validade no campo elástico. PROF.: LEON DENIS Tenacidade – é a capacidade do material de absorver energia antes de sua ruptura. Uma outra definição para esse termo, é a capacidade que o material apresenta de resistir a esforços de impacto. PROF.: LEON DENIS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS Usinabilidade – de um material pode ser definida como uma grandeza tecnológica, que expressa por meio de um valor numérico comparativo (índice ou percentagem) um conjunto de propriedades de usinagem do material, em relação a um outro tomado como padrão. PROF.: LEON DENIS Conformabilidade – é a capacidade do material de ser deformado plasticamente, através de processos de confomação mecânica. Essa propriedade está associada a ductilidade ou plasticidade do material. PROF.: LEON DENIS Temperabilidade – ou endurecibilidade de aços está diretamente relacionada com a capacidade que os mesmos tem de endurecer da superfície em direção ao núcleo, considerando-se a quantidade de martensita formada durante o resfriamento. PROF.: LEON DENIS Soldabilidade – é a capacidade que os materiais tem de ser unidos pelo processo de soldagem, tendo por objetivo a continuidade das propriedades físicas (mecânicas) e químicas dos mesmos. PROF.: LEON DENIS Sinterabilidade – é a capacidade dos materiais na forma de pó, apresentarem difusão no estado sólido, ativada por energia térmica, obtendo-se como produto final, coesão do material na forma desejada. PROF.: LEON DENIS PROCESSO DE FABRICAÇÃO PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS A usinagem é reconhecidamente o processo de fabricação mais populardo 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. PROF.: LEON DENIS Diagrama mostrando o procedimento requerido para o projeto de um produto, que são etapas que antecedem a fabricação. PROF.: LEON DENIS Definição - segundo a DIN 8580, aplica-se a todos os processos de fabricação onde ocorre a remoção de material sob a forma de cavaco. PROF.: LEON DENIS Usinagem - operação que confere a peca: forma, dimensões ou acabamento superficial, ou ainda uma combinação destes, através da remoção de material sob a forma de cavaco. PROF.: LEON DENIS Cavaco – E o material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma irregular. PROF.: LEON DENIS CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS CONVENCIONAIS DE USINAGEM TORNO 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS barramento Cabeçote móvel Carro transversal Carro longitudinal placa Contra ponta Fuso Subsistema SUBSISTEMA DO TORNO PROF.: LEON DENIS TIPOS DE TORNOS Torno horizontal PROF.: LEON DENIS usado para várias funções principalmente em peças de pequeno diâmetro e grande comprimento. PROF.: LEON DENIS Torno mecânico com 4990 x 1380 x 1890 mm Distancia entre ponte de 3000 mm Diâmetro admissível sobre o carro transversal 630 Diâmetro admissível sem cava 1450 Torno Placa Indicado para trabalhar com peças de grande diâmetro, a altura da ponta em relação ao barramento é bem grande. Torno Revólver PROF.: LEON DENIS É um torno semi-automatizado. Possui uma torre que aloja várias ferramentas, o que traz grande praticidade durante Torno Vertical É utilizado para trabalhar com peças pesadas. Recebe este nome devido à posição do seu eixo árvore. PROF.: LEON DENIS Torno CNC É uma máquina operatriz que trabalha em conjunto com um unidade de comando, um computador. Interpretando uma linguagem específica, a máquina usina a peça programada. PROF.: LEON DENIS PROF.: LEON DENIS PROF.: LEON DENIS PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS VVELOCIDADE QUE CAUSAM DIRETAMENTE A SAÍDA DO CAVACO • VELOCIDADE DE CORTE: movimento entre a peça e a ferramenta, o qual sem o movimento de avanço origina somente uma única retirada de cavaco. • VELOCIDADE DE AVANÇO: movimento entre a peça e a ferramenta, o qual juntamente com o movimento de corte origina retirada contínua de cavaco. • VELOCIDADE EFETIVO: movimento resultante dos movimentos de corte e avanço, realizados ao mesmo tempo. PROF.: LEON DENIS PARAMETROS DE CORTE Velocidade de corte é o espaço que a ferramenta percorre, cortando um material dentro de um determinado tempo. Uma série de fatores influenciam a velocidade de corte: • tipo de material da ferramenta; • tipo de material a ser usinado; • tipo de operação que será realizada; • condições de refrigeração; • condições da máquina etc. Embora exista uma fórmula que expressa a velocidade de corte, ela é fornecida por tabelas que compatibilizam o tipo de operação com o tipo de material da ferramenta e o tipo de material a ser usinado. PROF.: LEON DENIS PROF.: LEON DENIS O torneamento cilíndrico consiste em dar um formato cilíndrico a um material em rotação submetido à ação de uma ferramenta de corte. Essa operação é uma das mais executadas no torno e tem a finalidade de produzir eixos e buchas ou preparar material para outras operações TORNEAMENTO CILÍNDRICO EXTERNO PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS FACEAMENTO É a operação que permite fazer no material uma superfície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo a obter uma face de referência para as medidas que derivam dessa face. A operação de facear é realizada do centro para a periferia da peça. Também é possível facear partindo da periferia para o centro da peça, desde que se use uma ferramenta adequada. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS FURAÇÃO NO TORNO Permite abrir furos de centro em materiais que precisam ser trabalhados entre duas pontas ou entre placa e ponta. Também é um passo prévio para fazer furo com broca comum. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS ROSQUEAMENTO 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. PROF.: LEON DENIS SISTEMAS DE ROSCAS Um sistema de roscas é uma padronização de normas indispensáveispara 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. PROF.: LEON DENIS É um conjunto de filetes helicoidais, conforme o número de entrada de uma, ou mais entradas. Rosca simples é a que é construída apenas de um helicóide (rosca de uma entrada). Rosca múltipla é a que é constituída de mais de um helicóide (rosca de várias entradas). Rosca cilíndrica é a construída sobre uma superfície cilíndrica. Rosca cônica é a construída sobre uma superfície cônica. Rosca externa é a construída sobre uma superfície externa de uma peça. Rosca interna é a construída sobre uma superfície interna de uma peça ROSCAS PROF.: LEON DENIS SENTIDO DA ROSCA ROSCA À DIREITA é a rosca que montada numa contra parte que esteja fixa, com o eixo na horizontal, quando gira no sentido do movimento dos ponteiros de um relógio, se afasta do operador. PROF.: LEON DENIS ROSCA À ESQUERDA é a rosca que montada numa contra parte que esteja fixa, com o eixo na horizontal, quando gira no sentido do movimento dos ponteiros de um relógio, se aproxima do operador. PROF.: LEON DENIS PERFIS DE ROSCA PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS 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; PROF.: LEON DENIS FERRAMENTAS DE CORTE PARA TORNEAMENTO PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS AJUSTE DAS FERRAMENTAS DE TORNEAMENTO PROF.: LEON DENIS CUNHA DE CORTE DA FERRAMENTA. PROF.: LEON DENIS O cavaco, na maioria dos casos, ao atravessar a superfície de saída da ferramenta sofre ainda altíssimas deformações plásticas cisalhantes, numa pequena região junto à interface com a ferramenta, desenvolvendo ali altíssimas temperaturas, o que compromete a resistência das ferramentas. Esquema mostrando as zonas de cisalhamento primária e secundária. PROF.: LEON DENIS Representa a distribuição típica de temperaturas na região de corte. De maneira geral, quanto maior a velocidade de corte ( vc ), maiores serão as temperaturas e maior a necessidade de refrigeração. PROF.: LEON DENIS Dependendo da classe, são usados diferentes misturas e compostos. As principais matérias-primas são, normalmente: • Carboneto de Tungstênio (WC) • Carboneto de Titânio e carboneto de Tungstênio (Ti,W)C • Cobalto • Carboneto de Tântalo e carboneto de Nióbio (Ta, Nb)C • Polietilenoglicol (fase aglomeraste, cera) PROF.: LEON DENIS A espessura das coberturas em pastilhas intercambiáveis varia entre 2 e 12 microns (um fio de cabelo tem, em média, um diâmetro de 58 microns). O carbonitreto de titânio é normalmente usado como primeira camada. A cobertura de óxido de alumínio, AI2O3, também é usada com frequência. Uma camada fina de nitreto de titânio, TiN, na superfície da pastilha, proporciona a cor dourada. PROF.: LEON DENIS Selecione cuidadosamente a geometria da pastilha, a classe da pastilha, o formato da pastilha (ângulo de ponta), o tamanho da pastilha, o raio de ponta e o ângulo de posição (ataque), para obter um bom controle de cavacos e desempenho da usinagem. PROF.: LEON DENIS GEOMETRIA DA PASTILHA As geometrias para torneamento podem ser divididas em três tipos básicos que são otimizados para operações de acabamento, usinagem média e desbaste. DESBASTE Combinações de faixa de avanço e profundidades de corte maiores. Operações que requerem maior segurança da aresta. PROF.: LEON DENIS MÉDIO Operações de usinagem média para desbaste leve. Ampla gama de combinações de profundidade de corte e faixa de avanço. PROF.: LEON DENIS ACABAMENTO Operações com profundidades de corte leves e baixas faixas de avanço. Operações que requerem baixas forças de cortes. PROF.: LEON DENIS FLUIDO DE CORTE PROF.: LEON DENIS Um é um material composto, na maioria das vezes líquida, usado na indústria com a função de refrigerar, lubrificar, proteger contra a oxidação e limpar a região da usinagem. Após refrigerar a ferramenta e a peça, o fluido cai para a mesa onde é recolhido por canais e levado por meio de um tubo para o reservatório, assim a bomba aspira novamente o fluido para devolvê-lo sobre a ferramenta e a superfície do trabalho. FLUIDO DE CORTE PROF.: LEON DENIS O fluidos de corte ganhou maior importância. Quando necessário no processo de retificação se o fluido de corte for corretamente aplicado pode aumentar a produtividade e reduzir os custos, permitindo o uso de maiores velocidades de corte, altas taxas de remoção e grandes profundidades de corte. PROF.: LEON DENIS As principais funções dos fluidos de corte são: -Como refrigerante o fluido de corte evita que a ferramenta atinja uma temperatura elevada, tanto pela dissipação do calor (refrigeração), como também pela redução da geração de calor (lubrificação). -Redução do atrito entre ferramenta e cavaco - Expulsão dos cavacos gerados -Refrigeração da ferramenta -Refrigeração da peça - Melhoria do acabamento da superfície usinada -Refrigeração da máquina-ferramenta FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE: PROF.: LEON DENIS Podemos ainda subdividir o grupo dos fluidos refrigerantes em três grandes grupos: -Óleos de corte integrais (puros): óleos minerais (derivados de petróleo), óleos graxos (de origem animal ou vegetal), óleos sulfurados (enxofre) e clorados (cloro) ; -Óleos emulsionáveis ou solúveis: são fluidos de corte em forma de emulsão composto por uma mistura de óleo e água na devida proporção. Sua composição é à base de óleos minerais, óleos graxos, emulsificados, com os agentes (enxofre, cloro, fósforo ou cálcio) e água. Fluidos químicos ou sintéticos: não contêm óleo mineral em sua composição, formam soluções transparentes (boa visibilidade no processo de corte). Composto por misturas de água e agentes químicos (aminas e nitritos, fosfatos e boratos, sabões e agentes umectantes, glicóis e germicidas). PROF.: LEON DENIS FUNÇÕES E FINALIDADES DOS FLUIDOS DE CORTE A funções dos fluidos de corte é refrigerar, ou seja, remover o calor gerado durante a operação.Isso ajuda a prolongar a vida útil das ferramentas e a garantir a precisão dimensional das peças pela redução dos gradientes térmicos. PROF.: LEON DENIS A eficiência do fluido de corte em reduzir a temperatura, diminui com o aumento da vc (velocidade de corte) e do ap (profundidade de corte) Organagroma resumindo a função do fluido de corte. PROF.: LEON DENIS A Qualidade do trabalho por várias razões: - Diminuir a oxidação da superfície da peça e da ferramenta; - Diminuir a temperatura da peça, provocando dilatação, erros de medidas e deformações. -Aumento da vida útil da ferramenta pela lubrificação e refrigeração (diminuição da temperatura); -Redução das forças de corte devido a lubrificação, portanto redução de potência; -Melhora do acabamento superficial; -Fácil remoção do cavaco da zona de corte; PORQUE USAR FLUIDOS? PROF.: LEON DENIS FURAÇÃO E ROSQUEAMENTO PROF.: LEON DENIS A furação é um dos processos mais utilizados dentre os processos de fabricação com ferramentas de geometria de corte definida. 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. FURAÇÃO E ROSQUEAMENTO PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS Alternativas do processo de furação segundo DIN8589 PROF.: LEON DENIS TIPOS DE OPERAÇÕES TIPOS DE OPERAÇÕES Furo em cheio Furo em cheio com rosca Furo passante alagado Furo passante alagado PROF.: LEON DENIS TIPOS DE OPERAÇÕES PROF.: LEON DENIS REBAIXAMENTO - FERRAMENTAS PROF.: LEON DENIS TIPOS DE BROCAS PROF.: LEON DENIS 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, PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS Brocas helicoidais: são as brocas mais utilizadas na execução de furos, seja na furação em cheio ou para aumentar o diâmetro de furos existentes. PROF.: LEON DENIS PROF.: LEON DENIS FURAÇÃO – MATERIAL DA FERRAMENTA BROCA MD INOX BROCAS DE DIFÍCIL USINABILIDADE BROCA MD PARA FOFO BROCA MD QUE GERAL ALTAS TEMPERATURAS BROCA MD TITÂNIO 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS Uns dos maiores fatores para ferramenta intercambiavéis 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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 processo. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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; PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS FIXAÇÃO DE FERRAMENTAS NA FURAÇÃO BROCAS COM VARIAÇÕES NAS HASTE RETAS, TAIS COMO: ferramentas com haste aplainada (chanfrada), quadrada roscas Luvas e buchas As formas construtivas mais complexas que compõem uma broca tipo helicoidal, segundo as normas DIN 6581 e DIN ISO 5419: FURAÇÃO – TERMINOLOGIA – ÂNGULOS DA BROCA GEOMETRIA DE BROCAS HELICOIDAIS PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS e) 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. PROF.: LEON DENIS f) Núcleo: confere rigidez à broca e possui espessura de aproximadamente 0,16 vezes o diâmetro da broca. b) Ângulo de incidência (α): este ângulo é medido no plano de trabalho, e varia usualmenteentre 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 PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS FURAÇÃO – TIPOS DE BROCAS · Tipo H: é para materiais polimeros e latão. PROF.: LEON DENIS FURAÇÃO – TIPOS DE BROCAS · Tipo W: é para materiais como: bronze, alumínio e suas ligas de cavacos longos. FURAÇÃO – TIPOS DE BROCAS ESCOAMENTO DO CAVACO EM FUNÇÃO DO TIPO DE CANAL 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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; PROF.: LEON DENIS 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; PROF.: LEON DENIS PROF.: LEON DENIS DESGASTE E AVARIAS DE BROCAS CONSTRUÇÃO DE BROCA- AFIAÇÃO A afiação é feita somente na superfície de folga 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS FERRAMENTAS DE ROSCAR COM INSERTOS DE METAL DURO PROF.: LEON DENIS ROSQUEAMENTO COM MACHO DE ROSCAR PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS TIPOS DE MACHO DE ROSCAR PROF.: LEON DENIS Os machos para roscar manuais são geralmente mais curtos e apresentados em jogos de 2 peças (para roscas finas) ou 3 peças (para roscas normais) com variações na entrada da rosca e no diâmetro efetivo. O primeiro tem a parte filetada (roscada) em forma de cone. O segundo tem os primeiros filetes em forma de cone e os restantes em forma de cilindro. O terceiro é todo cilíndrico na parte filetada. Os dois primeiros são para desbaste e o terceiro é para acabamento. PROF.: LEON DENIS SAÍDA DOS CAVACOS EM MACHOS DE ROSCAR PROF.: LEON DENIS BROCHAMENTO PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS BROCHAMENTO BROCHADEIRA VERTICAL Brochadeira vertical – São as brochadeiras com disposição vertical e se utilizam principalmente da força de compressão. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS BROCHAMENTO GEOMETRIA DOS DENTES A distância entre um dente e outro é definidocomo 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. PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS MANDRILHAMENTO PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS MANDRILHAMENTO MANDRILHAMENTO CILÍNDRICO O 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. PROF.: LEON DENIS http://i245.photobucket.com/albums/gg53/gssolutions/cilindrico 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. PROF.: LEON DENIS http://i245.photobucket.com/albums/gg53/gssolutions/conica 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. PROF.: LEON DENIS http://i245.photobucket.com/albums/gg53/gssolutions/radial1 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. PROF.: LEON DENIS http://i245.photobucket.com/albums/gg53/gssolutions/esferica 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS MANDRILHAMENTO TIPO DE MANDRILHADORA. Mandrilhadora vertical para camisas PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS SOLDAGEM FEIXE LASER PROF.: LEON DENIS 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 PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS 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.PROF.: LEON DENIS 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. PROF.: LEON DENIS OBRIGADO PROF.: LEON DENIS
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