Tecnologia Mecânica I

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Tecnologia Mecânica – I 1o Ciclo de Mecânica
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ETE “Cel. Fernando Febeliano da Costa”
TECNOLOGIA
MECÂNICA - I
1o Ciclo de
Técnico Mecânica
Apostila baseada nas anotações de Professores
e do TC – 2000 Técnico – Distribuição gratuita aos Alunos
Tecnologia Mecânica – I 1o Ciclo de Mecânica
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PRODUTOS SIDERÚRGICOS
A carga num alto-forno é feita na parte superior e consta
do seguinte: minério de ferro a reduzir (hematita), coque ou carvão
de lenha (para fornecer o calor e o CO necessários à redução), e
fundente (calcário) para fluidificar as impurezas e formar uma
escória mais fusível.
Na parte inferior, logo acima do cadinho é injetado ar
quente para alimentar a combustão do carvão. Das reações que
se dão resultam os seguintes produtos:
1. gusa que goteja dentro do cadinho
2. a escória que flutua sobre a gusa
3. gases
A gusa é recolhida para ulteriores transformações (ob-
tenção de ferro fundido e aço).
A escória é aproveitada para o fabrico de tijolos refratá-
rios, cimento, lã mineral e lastro de pavimentação.
Os gases saem pela parte superior e são recolhidos para
sua utilização como combustível.
FERRO FUNDIDO
A gusa retirada do alto-forno pode ser solidificada em blocos.
Refundido num forno cubilô, junto com sucatas de ferro fundido e
aço dá origem ao ferro fundido. É um ferro de segunda fusão. É
utilizado para a fabri-
cação de peças fun-
didas. A temperatu-
ra de fusão é em torno
de 1200° C.
FORNO CUBILÔÞ
AÇO
O aço é um produto resultante:
1.) Do refino da gusa bruta no conversor Bessemer ou
Thomas (figura abaixo) a ar ou a oxigênio;
No conversor o oxigênio ou o ar é insuflado entre a massa líquida
deixando-a gorgulhar.
Esses conversores são usados para refino da gusa rica em silício
(Si) e pobre em fósforo (P), também serve para o refino do Chumbo
(Pb), Cobre (Cu) e Níquel (Ni).
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2.) Do refino da gusa bruta com sucatas de aço ou de
ferro fundido em fornos como o Siemens-Martin e elétrico;
FORNO SIEMENS MARTIN
FORNO ELÉTRICO
3.) Da refusão de sucata de aço em qualquer forno, menos do tipo
conversor. A temperatura de fusão do aço é em torno de 1350 à
1400° C.
FERRO FUNDIDO
É uma liga de ferro-carbono que contém 2 a 6,7 % de carbono
(industrialmente de 2,5 a 5 % C).
As impurezas do minério de ferro e do carvão, deixam no ferro
fundido, pequenas porcentagens de silício, manganês, enxofre e
fósforo. Os dois primeiros melhoram as qualidades do ferro fundi-
do, o mesmo não acontecendo com os outros dois.
O silício favorece a formação do ferro fundido cinzento e o manga-
nês, o ferro fundido branco.
Características do ferro fundido cinzento:
1. o carbono se apresenta quase todo em estado livre, sob a
forma de palhetas pretas de grafita;
2. quando quebrado, a parte fraturada é escura devido à grafita;
3. apresenta elevadas porcentagens de carbono, 3,5 a 5 % e
silício 2,5 %;
4. muito resistente à compressão. Não resiste bem à tração;
5. fácil de ser trabalhado pelas ferramentas manuais e de ser
usinado nas máquinas;
6. funde-se a 1200° C, apresentando-se muito líquido, condição
que é a melhor para a boa modelagem de peças.
Características do ferro fundido branco:
1. quando quebrado, a parte fraturada é brilhante e branca;
2. tem baixo teor de carbono, 2,5 a 3 % e silício 1 %;
3. muito duro, quebradiço e difícil de ser usinado;
4. funde-se a 1160 ° C mas são é bom para a modelagem porque
permanece pouco tempo em estado líquido
AÇO AO CARBONO
É uma liga de ferro-carbono que contém 0 a 2 % de carbono (in-
dustrialmente de 0,05 a 1,7 %).
Apresenta também pequenas porcentagens de manganês, silício,
fósforo e enxofre.
Depois do ferro o carbono é o elemento mais importante. É o
elemento determinativo do aço: a quantidade de carbono define o
tipo de aço em doce ou duro. O aumento do carbono resulta no
aumento da dureza e da resistência à tração e diminuição da resis-
tência e da maleabilidade.
No aço doce, o manganês, em pequena porcentagem torna-o dútil
e maleável. No aço rico em carbono, entretanto, o manganês
endurece o aço e aumenta-lhe a resistência.
Tecnologia Mecânica – I 1o Ciclo de Mecânica
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O silício torna o aço mais duro e tenaz, evita a porosidade, remove
os gases, os óxidos, as falhas e vazios na massa do aço. É um
elemento purificador.
O fósforo quando em teor elevado torna o aço frágil e quebradiço,
motivo pelo qual se deve reduzi-lo ao mínimo possível, já que não
se pode eliminá-lo integralmente.
O enxofre é também um elemento prejudicial ao aço, tornando-o
granuloso e áspero, devido aos gases que produz na massa metá-
lica. O enxofre enfraquece a resistência do aço.
Característica do aço:
1. cor acinzentada;
2. peso específico: 7,8g/cm3 ;
3. temperatura de fusão: 1350 a 1400º C;
4. maleável (lamina-se bem);
5. dúctil (estira-se bem em fios)
6. tenaz (resiste bem à tração, à compressão e a outros esforços
de deformação lenta);
7. deixa-se soldar, isto é, uma barra de aço liga-se a outra pela
ação do calor (solda autágena) ou pela ação combinada do ca-
lor com os choques, na bigorna ou no martelete (caldeamento);
8. deixa-se trabalhar bem pelas ferramentas de corte;
9. apresenta boa resiliência, isto é, resiste bem aos choques;
10. com determinadas porcentagens de carbono, apresenta condi-
ções especiais de dureza (adquire têmpera);
11. com determinadas porcentagens de carbono, é mais elástico;
12. oferece grande resistência à ruptura.
Pelo teor de C costuma-se classificar os aços em:
· aços extra-doces < 0,15 % C
· aços doce 0,15 - 0,30 % C
· aços meio-doces 0,30 - 0,40 % C
· aços meio-duros 0,40 - 0,60 % C
· aços duros 0,60 - 0,70 % C
· aços extra-duros 0,70 - 1,20 % C
AÇOS LIGA OU AÇOS ESPECIAIS
Além do ferro-carbono contém outros elementos, chamados ele-
mentos de adição: níquel, cromo, manganês, tungstênio, molibdê-
nio, vanádio, cobalto, silício e alumínio.
Estes elementos são adicionados em quantidades que proporcio-
nam determinadas características ao aço, tais como: resistência à
tração e à corrosão, elasticidade, dureza, etc., bem melhores do
que as dos aços-carbono comuns.
Dependendo da porcentagem dos elementos obtém-se: aços de
usinagem, aços para cementação, aços para beneficiamento, aços
para molas, aços para ferramentas, aços resistentes à corrosão e
ao calor (inoxidáveis), aços com propriedades físicas especiais,
aços para válvulas de motores de explosão, etc...
Aço prata é uma denominação comercial dos aços ferramentas (ao
carbono ou especial) de bitola pequena, temperáveis em água ou
em óleo. Apresenta aparência brilhante, prateada.
FORMAS COMERCIAIS DOS AÇOS
Os aços de baixo teor de carbono (< 0,30 %) são vendidos na
forma de vergalhões, perfilados (L, T, duplo T, H, U, etc.) chapas,
fios e tubos.
Os aços com médio e alto teor de carbono (> 0,30 %) são encon-
trados no comércio na forma de vergalhões (chatos, quadrados,
redondos, sextavados) chapas e fios.
As chapas são em geral:
· chapas pretas: tais como saem dos laminadores;
· chapas galvanizadas: revestidas de zinco;
· chapas estanhadas (folhas de flandres).
Os tubos podem ser:
· com costura: resultam da curvatura de chapas estreitas, cujas
bordas são encostadas e soldadas por processo automático.
· sem costura: produzidos por meio de perfuração, a quente, emmáquinas chamadas prensas de extrusão.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
1 - Classificação da DIN (alemã)
a) Aços ao carbono:
Usa-se o símbolo St (stahl = aço), seguido da resistência mínima à
tração.
Ex.: St 42 ( str = 42 Kg/mm2)
No caso de aços de qualidade emprega-se a letra C seguido do
teor de carbono multiplicado por 100.
Ex.: C 35 (teor médio de C = 0,35 %)
Quando o aço é fino (c/baixo teor de P e S), usa-se o símbolo CK
seguido do teor médio de C multiplicado por 100.
Ex.: CK 15 (aço fino com teor médio de C = 0,15 %)
b) Aços liga
No caso de baixa liga, os aços são representados de acordo com o
seguinte exemplo.
25 Cr Mo 4
Elementos liga Multiplicador
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 04
Al, Cu, Mo, Ti, V 10
P, S, N, C 100
Ex.: 10 Cr Mo 9 10 C = 0,10 %
Cr x 4 = 9
Cr = 2,25 %
Mo x 10 = 10 Mo = 1 %
No caso de aços de alta liga (> 5%) a designação é feita antepon-
do-se a letra X, e dispensando os multiplicadores com exceção do
multiplicador do C.
Ex.: X 10 Cr Ni Ti 1892 0,1 % C 18 % Cr
9 % Ni 2 % Ti
Aços e ferros fundidos:
GG (grauguss) fe fo cinzento GH (hartguss) fe fo em coquilha
GT (temperguss) fe fo nodular GS (stahlguss) aço fundido
Ex.: GG 18 - fe fo cinzento com str = 18Kg/mm2
 GS 22 Mo 4 - aço fundido com 0,22 C e 0,4 % Mo
Teor C multiplicado
por 100
% final, obtida através do
liga, no caso, o do cromo
símbolos dos elementos liga
Tecnologia Mecânica – I 1o Ciclo de Mecânica
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Símbolos complementares:
M ? aço Siemens-Martin Y ? aço L.D.
T ? aço Thomas E ? aço de forno elétrico
W ? aço Bessemer
Ex.: MSt 60 aço Siemens-Martin com str = 60Kg/mm2
B ? .por usinagem (Bearbeiten)
V ? beneficiado (verguten)
E ? cementado (Einsatzhaerten )
N ? normalizado (Normalgluehen)
G ? recozido (Gluehen)
K ? deformado a frio
Ex.: M 16 Mn Cr 5 G ? aço Siemens-Martin recozido mole
 E 36 Cr Ni Mo 4 V ? aço de forno elétrico, beneficiado
2 - Classificação da ABNT
É a adotada pela SAE. Os dois primeiros algarismo definem o
tipo de aço e os dois últimos (XX) o teor de C divido por 100.
Ex.: SAE 3150 (1,25 Ni, 0,65 Cr, 0,50 % C)
Os aços fundidos são designados por 4 algarismos seguidos por
AF. Os dois primeiros indicam a tensão de ruptura em Kg/mm2 e
os dois últimos a elongação em %.
Ex.: 4524 AF
C = carbono Ni = níquel Mo = molibdênio
V = vanádio Mn = manganês
Denominação
Tipos
ABNT Villares
Características e composi-
ção em %
Aços
C
10XX
11XX
13XX
T-13XX
VT-XX
-
-
-
Comuns
Usinagem fácil ou Resulf.
Ao manganês - 1,75 Mn
Com elevado teor de Mn
Aços
Ni
20XX
21XX
23XX
25XX
-
-
-
-
0,5 Ni
1,5 Ni
3,5 Ni
5,0 Ni
Aços
Ni - Cr
30XX
31XX
32XX
33XX
34XX
-
-
-
-
-
inox e resist. À altas
temperaturas
1,25 Ni - 0,65 Cr
1,75 Ni - 1,0Cr
3,5 Ni - 1,5 Cr
3,0 Ni - 0,8 Cr
Aços
Mo
40XX
41XX
43XX
46XX
48XX
-
VL-XX
VM-XX
-
-
0,25 Mo
0,90 Cr - 0,20 Mo
1,75 Ni - 0,80 Cr - 0,25 Mo
1,75 Ni - 0,25 Mo
3,5 Ni - 0,25 Mo
Aços
Cromo
50XX
50XXX
501XX
51XX
51XXX
511XX
514XX
515XX
52XX
52XXX
521XX
-
-
-
VR-XX
-
-
-
-
-
-
-
0,3 - 0,6 Cr
0,5 Cr - 1,0 C
0,5 Cr (para rolamentos)
0,8 - 1,05 Cr
1,0 Cr - 1,0 C
1,0 Cr
Resistente ao calor
Resistente ao calor
1,20 Cr
1,45 Cr - 1,0 C
1,45 Cr
Aços
Ni -
Cr
Mo
86XX
87XX
93XX
97XX
98XX
VB-XX
-
VA-XX
-
-
0,55 Ni - 0,5 Cr - 0,20 Mo
0,55 Ni - 0,5 CR - 0,25 Mo
3,25 Ni - 1,2 Cr - 1,12 MO
0,55 Ni - 0,17 Cr - 0,20 Mo
1,0 Ni - 0,8 Cr - 0,25 Mo
Vários
61XX
70XX
92XX
94XX
VN-XX
-
VS-XX
-
0,9 Cr - 0,15 V
Aço tungstênio
2,0 Si - 0,55 Mn
1,0 Mn - 0,45 Ni - 0,4 Cr
0,12 Mo
INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS NOS AÇOS LIGA
ALUMINIO (Al) - Tem efeito semelhante ao do silício. É conside-
rado um importante desoxidante na fabricação do aço.
Apresenta também uma grande afinidade pelo nitrogênio e, por
esta razão, é um elemento de liga muito importante para os aços
que serão submetidos à nitretação, pois facilita a penetração do
nitrogênio.
BORO (B) - Quando adicionado em quantidade variável de 0,001 a
0,003 % melhora a temperabilidade, a penetração de tempera, a
endurecibilidade, a resistência à fadiga, as características de lami-
nação, forjamento e usinagem.
CHUMBO (Pb) - Ele não se liga ao ferro, quando adicionado a
este, espalha-se uniformemente na sua massa em partículas finís-
simas.
Uma adição de 0,2 a 0,25 % Pb melhora grandemente a usinabili-
dade dos aços sem prejudicar qualquer sua propriedade mecânica.
COBALTO (Co) - Sozinho não melhora os aços. É sempre
utilizado em liga com outros metais, como o Cr, Mo, W, V.
O Co confere aos aços uma granulação finíssima, com grande
capacidade de corte, e resistência ao calor, como nos aços rápi-
dos, influi nas propriedades magnéticas.
Os aços com Co são empregados em ferramentas com altas velo-
cidades de corte.
COBRE (Cu) - Aumenta o limite de escoamento e a resistência do
aço, mas diminui o alongamento.
O principal efeito é o aumento da resistência `a corrosão atmosféri-
ca. A presença de 0,25 % Cu no aço é suficiente para dobrar esta
resistência em relação aos aços carbono comuns.
CROMO (Cr) - Aumenta a resistência ao desgaste, a dureza e
moderadamente a capacidade de corte.
Aumenta a penetração de tempera.
ENXOFRE (S) - Prejudicial ao aço, pois torna-o frágil e quebradi-
ço.
Para fabricação em série de peças pequenas usam-se aços resul-
furados. A adição de S proporciona aços de fácil usinagem, pois
os cavacos se destacam em pequenos pedaços.
FÓSFORO (P) - É uma impureza normal existente nos aços. É
prejudicial. Sua única ação benéfica é a de aumentar a usinabili-
dade dos aços de ?corte fácil?.
MANGANES (Mn) - Depois do carbono, é talvez o elemento mais
importante no aço. Baixa a temperatura de tempera e diminui as
deformações por ela produzidas.
O Mn dá bons aços de tempera em óleo, mas dificulta a usinagem
por ferramentas cortantes. Os aços apresentam boa solda e fácil
forjamento. Aços com 1,5 a 5 % Mn são frágeis mas duros. Com
0,8 a 1,5 % C e 11 a 14 % Mn são dúcteis, resistentes ao desgaste
e aos choques.
Os aços Mn são empregados em ferramentas, machos, cosinetes,
pentes de roscas, etc.
MOLIBDÊNIO (Mo) - Os aços Mo apenas, são poucos tenazes,
por isso o Mo nunca é utilizado sozinho, mais com outros elemen-
tos de liga como Cr, W, etc.
Proporciona aços de granulação fina.
Juntamente com o Cr dá aços Cr-Mo, de grande resistência, princi-
palmente aos esforços repetidos.
Proporciona aços rápidos, empregados na construção de estam-
pos, matrizes, laminas de corte submetidas a grandes cargas, etc.
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NÍQUEL (Ni) - É o mais importante dos elementos liga que au-
mentam a tenacidade, a carga de ruptura e o limite de elasticidade
dos aços.
Dá boa ductilidade e boa resistência `a corrosão.
Teores elevados de Ni produzem aços inoxidáveis.
O Ni permite grande penetração de tempera. Os aços Ni apresen-
tam grande tenacidade e alta resistência mecânica também a altas
temperaturas.
Aços com 1 a 3 % Ni são empregados em ferramentas.
SILÍCIO (Si) - É praticamente pouco usado sozinho. Torna os
aços de forjamento difícil e praticamente não soldáveis. É usado
em geral em ligas com o Mn, Mo, Cr.
O Si é o único metaloide que pode ser utilizado nos aços sem
prejudicá-los.
Aumenta a temperatura e a penetração de tempera, assim como a
elasticidadee a resistência. Suprime o magnetismo. Acalma os
aços e melhora a resistência à corrosão atmosférica.
TUNGSTÊNIO (W) - Elemento importante na formação de aços
rápidos. Dá aos aços maior capacidade de corte e maior dureza.
Os aços rápidos com liga de W conservam o fio de corte mesmo
quando, pelas condições de trabalho, aquecem ao rubro.
Os aços com 13 a 18 % W apresentam grande resistência mesmo
em elevadas temperaturas. São empregados em ferramentas de
corte de todas as espécies.
VANADIO (V) - O V é excelente desoxidante. Os aços que con-
tem V são isentos de bolhas de gás e portanto altamente homogê-
neos, dando a eles maior capacidade de forjagem , estampagem e
usinagem. Em virtude de sua alta resistência, as ferramentas de
aço V podem ter secções bastante reduzidas. O V entra em quase
todas as ligas que compõem os aços rápidos.
Geralmente os aços Cr-V contem 0,13 a 1,1 % C, 0,5 a 1,5 % Cr,
0,15 a 0,3 % V. São empregados na fabricação de talhadeiras
para máquinas rebarbadoras e ferramentas para grandes esforços:
chaxes, alicates, alavancas, etc.
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DO
FERRO-CARBONO (Fe-C)
As ligas de ferro – carbono são as mais utilizadas dentre
todas as ligas metálicas. O ferro é um metal abundante na crosta
terrestre e caracteriza-se por ligar-se com outros elementos, metá-
licos ou não metálicos, dos quais o principal é o carbono. O dia-
grama ferro - carbono é fundamental para facilitar a compreensão
sobre o que ocorre com as ligas ferrosas quando submetidas a
operações de tratamento térmico, que modificam suas proprieda-
des mecânicas para aplicações sob as mais variadas condições de
serviço.
Inicialmente, observaremos as transformações do ele-
mento ferro quando submetido ao aquecimento ou resfriamento
lentos.
O ferro, como todos os metais tem uma estrutura cristali-
na. A disposição própria e regular dos átomos de cada metal, em
forma de cristais, se chama rede cristalina ou reticulado cristalino.
ALOTROPIA DO FERRO PURO
*ALOTROPIA: é um fenômeno químico que consiste em poder um
elemento químico cristalizar-se em mais de um sistema cristalino e
ter por isso diferentes propriedades físicas.
*FENÔMENO DE CRISTALIZAÇÃO: é o fenômeno em que as
“células unitárias” se reúnem e forma uma rede cristalina ou retícu-
lo cristalino.
*CÉLULA UNITÁRIA: é o agrupamento dos átomos metálicos que
procuram ocupar posições definidas e ordenadas que se repetem
em três dimensões formando uma figura geométrica regular.
Os metais formam três importantes retículos cristalinos
que são:
I- RETICULADO CÚBICO DE CORPO CENTRADO (CCC)
Contem 9 átomos
Metais: Césio, Rubídio, Potássio, Sódio, Tungstênio, Molibdênio,
Vanádio, e Ferro. (temperatura ambiente)
II- RETICULADO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)
Contem 14 átomos
Metais: Cálcio, Chumbo, Ouro, Prata, Alumínio, Cobre, Cobalto,
Níquel, e Ferro. (temperaturas elevadas)
III- RETÍCULO HEXAGONAL COMPACTO (HC) (Disposi-
ção compacta)
Contém 17 átomos
Metais: Magnésio, Zinco , Titânio , etc...
O conjunto de “células unitárias” forma os cristais. Os cristais
adquirem contornos irregulares, devido aos pontos de contato de
cada conjunto e desse modo passam a receber o nome de
“GRÃOS CRISTALINOS”.
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O “Graõ Cristalino” é constituídos por milhares de células
unitárias.
Os grãos podem ser observados melhor com auxílio de um micros-
cópio metalográfico. A figura, abaixo, ilustra uma peça de aço de
baixo teor de carbono, com a superfície polida e atacada quimica-
mente ampliada muitas vezes.
As regiões claras e escuras, todas com contornos bem
definidos como se fossem uma colmeia, são os grãos.
O ferro sólido, quando aquecido ou resfriado, apresenta
diferentes estruturas em seu reticulado cristalino; conseqüentemen-
te, suas propriedades também ficam diferentes. Esse fenômeno se
denomina alotropia e é representado pelas letras do alfabeto grego:
a, b, g, d, etc.
O gráfico a seguir mostra a curva característica de resfri-
amento ou aquecimento. do ferro puro e sua correspondente trans-
formação alotrópica.
No intervalo de 1538ºC e 1394ºC o ferro puro se solidifi-
ca em reticulado cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe d
(ferro delta).
A 1394ºC se realiza a reestruturação do reticulado cúbi-
co de corpo centrado em reticulado cúbico de face centrada,
permanecendo até 912ºC. O reticulado cúbico de face centrada
CFC denomina-se Fe g (ferro gama) ou austenita.
A 912ºC o ferro puro sofre mudança na estrutura do reti-
culado novamente para cúbico de corpo centrado CCC, chamado
Fe a ( ferro alfa) ou ferrita. Abaixo dessa temperatura, a estrutura
do reticulado do ferro é cúbica de corpo centrado.
O trecho abaixo de 770ºC não representa mudança de
estrutura do reticulado, mas o surgimento de propriedades magné-
ticas do ferro; o Fea abaixo de 770ºC é magnético e acima de
770ºC não tem propriedades magnéticas.
A mudança estrutural do reticulado cristalino do ferro traz
consigo a modificação de suas propriedades; assim, o Fea quase
não dissolve o carbono; o Feg dissolve até 2,11% de carbono e o
Fe d dissolve até 0,09% de carbono. Essa situação ocorre devido à
estrutura cúbica de face centrada do Feg apresentar uma distância
maior entre os átomos do que a estrutura cúbica de corpo centrado
do Fea e Fed, então é mais fácil aceitar átomos estranhos, como
por exemplo, átomos de carbono. A esse fenômeno damos o nome
de solubilidade no estado sólido.
O ferro puro raramente é usado, comumente está ligado
com o carbono. No gráfico apresentado foi vista a curva de resfri-
amento ou aquecimento do ferro puro com indicações das formas
alotrópicas e suas respectivas temperaturas de transformação. Nas
ligas de ferro – carbono existem também as formas alotrópicas a e
g, mas as temperaturas de transformação oscilam em função do
teor de carbono na liga. O diagrama abaixo de fase ferro – carbo-
no, auxilia na visualização dessas oscilações importantes para o
estudo dos aços e ferros fundidos.
Grão Cristalino
Os quadradinhos são as
Células Unitárias.
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O diagrama de fase ferro ? carbono pode ser dividido em três partes:
· de 0 a 0,008%C - ferro puro
· de 0,008 a 2,11%C - aço
· de 2,11 a 6,69%C - ferro fundido
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Fases relevantes do diagrama
ferro - carbono
· Ferrita (a) - solução sólida de carbono em ferro CCC , existente
até a temperatura de 912ºC, caracteriza-se pela baixa solubilidade
de carbono no ferro, chegando ao máximo de 0,0218% a 727ºC.
· Austenita (g) - solução sólida de carbono em ferro CFC, existindo
entre as temperaturas de 912ºC e 1495ºC, e com solubilidade máxi-
ma de carbono no ferro de 2,11% a 1148ºC.
· Ferrita (d) – solução sólida de carbono em ferro CCC, sendo
estável até 1538ºC, quando o ferro se liqüefaz. A solubilidade do
carbono é baixa, atingindo um máximo de 0,09% a 1495ºC. Quando
não houver referência contrária, o termo ferrita, subentenderá a
ferrita a .
· Cementita (Fe3C) - é um carboneto de ferro de alta dureza com
teor de carbono de 6,69% de carbono.
Linhas relevantes do diagrama ferro-
carbono
Linha A1 – indica a ocorrência de uma parada (Arrêt) durante a trans-
formação. Assim ao resfriar um aço com 0,77% C, observa-se uma
“parada” na temperatura de 727ºC, ou seja, enquanto a transforma-
ção g ®a+ Fe3C não se completar a temperatura permanecerá
constante.
Linha A2 – indica atemperatura de transformação magnética do ferro
CCC a 770ºC.
Linha A3 – indica a temperatura de transformação g ®a. À medida
que o teor de carbono vai aumentando, a temperatura A3 vai diminu-
indo, até o limite de 727ºC, onde se encontra com A1.
Linha Acm – indica a temperatura de transformação g ® Fe3C. Inicia-
se a 727ºC com 0,77% C e vai aumentando com a elevação do teor
de carbono, até atingir 1148ºC a 2,11% C.
Linha Solidus – indica que abaixo desta linha todo material estará no
estado sólido.
Linha Liquidus – indica que acima desta linha todo material estará na
forma líquida.
Pontos relevantes do diagrama ferro-carbono
Ponto eutético - indica a presença de uma liga eutética, com 4,3% C
a 1148ºC Ponto eutetóide ?indica a presença de uma liga eutetói-
de, com 0,77%C a 727ºC.
Componentes da estrutura dos aços
No ponto eutetóide se verifica uma transformação importante no
estudo dos aços, ou seja um aço com 0,77%C acima de 727ºC
encontra-se no estado de austenita. No ponto eutetóide a austenita
se transforma em uma mistura de duas fases – ferrita e cementita -
que se denomina perlita.
A perlita tem uma estrutura finamente raiada que, semelhante a
madrepérola, está formada de lâminas finíssimas superpostas, alter-
nando-se uma camada de ferrita e outra de cementita, conforme a
figura a seguir.
Assim os aços com 0,77% C são chamados de eutetóides. Aços
com menos de 0,77%C são chamados hipoeutetóides e com mais de
0,77%C são chamados hipereutetóides.
Embora a perlita não seja uma fase, e sim um constituinte, é possí-
vel prever quais são as microestruturas presentes nos aços após o
resfriamento lento.
Os aços hipoeutetóides (até 0,77%C) apresentam em sua microes-
trutura ferrita e perlita conforme mostra a figura esquemática abaixo.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
10
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço hipo-
eutetóide com aproximadamente 0,3%C, submetido ao ataque
reativo de nital, ampliado 200 vezes. Os grãos escuros são de
perlita e os grãos brancos são de ferrita.
Os aços eutetóides (0,77%C) apresentam em sua microestrutura
somente perlita, conforme mostra a figura esquemática abaixo.
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço eutetóide
com 0,77%C, submetido ao ataque reativo de nital, ampliado 1000
vezes.
Nota-se a estrutura lamelar; as linhas escuras representando a ce-
mentita e as linhas brancas a ferrita
Os aços hipereutetóides (0,77% a 2,11%C) apresentam em sua
microestrutura perlita e cementita, conforme mostra a figura esque-
mática a seguir.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
11
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço hipereute-
tóide com aproximadamente 1%C, submetido ao ataque reativo de
picral, ampliado 200 vezes.
Nota-se que a cementita está disposta em torno dos grãos de perlita,
formando uma rede.
Os aços hipoeutetóides apresentarão tanto maior quantidade de
ferrita quanto menos carbono contiverem, e os aços hipereutetóides
tanto maior quantidade de cementita quanto mais se aproximarem do
teor de 2,11% de carbono. A figura a seguir mostra de modo esque-
mático o teor de carbono e sua microestrutura correspondente.
Interpretação final dos diagrama
Os aços hipoeutetóides (0,4%C por exemplo) têm pouco carbono,
portanto há pouca perlita e quase nenhuma cementita livre. A maior
parte de massa constitui-se de ferrita que é Fea , caracterizando-se
pela baixa dureza, porém com alta ductilidade. O diagrama de fase
apresentado a seguir, indica as fases presentes nos pontos determi-
nados e o respectivo estado físico do aço hipoeutetóide com 0,4% C,
quando submetido ao resfriamento lento.
Ponto Temperaturaaproximada
Estado
físico
Fases
presentes Comentários
A 1600ºC líqüido líqüida
Toda a matéria
líqüida. Todo o
carbono dissolvido
B 1480ºC líqüido líqüida
Início da solidifica-
ção. Forma-se o
primeiro cristal
sólido
C 1450ºC mistura
líqüida
+
sólida
Campo bifásico.
O líqüido vai trans-
formando-se conti-
nuamente em
austenita
D 1350ºC sólido austenita
Todo material
solidificado.
O ultimo líqüido
solidificou-se
E 1000ºC sólido austenita
Apenas sólido
presente – austeni-
ta - é Fe CFC com
todo carbono dis-
solvido
F 780ºC sólido austenita
Início da transfor-
mação da austenita
em ferrita. O car-
bono começa a
liberta-se
G 750ºC sólido
austenita
+
ferrita
CFC transforma-se
continuamente em
CCC, libertando
carbono para for-
mar a perlita
H 727ºC sólido
perlita
+
ferrita
Completada a
transformação
I <727ºC sólido
perlita
+
ferrita
Material pronto
para ser utilizado
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
12
Nos aços hipereutetóides ( 0,9%C por exemplo), devido ao alto teor
de carbono, teremos a formação de cementita mais a perlita. O
diagrama de fase apresentado a seguir mostra as fases presentes e
o respectivo estado físico do aço hipereutetóide com 0,9% C ,quando
submetido ao resfriamento lento.
Ponto Temperaturaaproximada
Estado
físico
Fases
presentes Comentários
A > 1500ºC líqüido líqüida
Toda a matéria
líqüida. Todo o
carbono dissolvido.
B 1500ºC líqüido líqüida
Início da solidifica-
ção. Forma-se o
primeiro cristal
sólido.
C 1450ºC mistura
líqüida
+
sólida
Campo bifásico.
O líqüido vai trans-
formando-se conti-
nuamente em
austenita.
D 1430ºC sólido austenita
Todo material
solidificado.
O último líqüido
solidificou-se.
E 1000ºC sólido austenita
Apenas sólido
presente - austenita
- é Fe CFC com
todo carbono dis-
solvido.
F 800ºC sólido austenita
Início da transfor-
mação da austenita
em cementita. O
carbono começa a
libertar-se.
G 760ºC sólido
austenita
+
cementita
CFC transforma-se
continuamente em
CCC, libertando
carbono para for-
mar a cementita.
H 727ºC sólido
perlita
+
cementita
Completada a
transformação.
I < 727ºC sólido
perlita
+
cementita
Material pronto para
ser utilizado.
Efeito da velocidade de resfriamento nos
aços
Um aço resfriado muito lentamente a partir do campo aus-
tenítico apresentará, em temperatura ambiente, uma ou mais das
fases ferrita, perlita e cementita, dependendo de seu teor de carbono.
Porém, se o resfriamento do aço a partir da região austenítica for
muito rápido impede-se a formação da perlita. Certamente produz-se
um rearranjo cúbico de face centrada (CFC) para cúbico de corpo
centrado (CCC), porém os átomos de carbono permanecem retidos
em seu núcleo. Como o resfriamento é rápido e a dimensão do
reticulado cristalino a é menor que a dimensão do reticulado crista-
lino g, o carbono é forçado a permanecer no reticulado cristalino a,
causando deformação e tensão, a conseqüência disso é uma estru-
tura dura, quebradiça, acicular denominada martensita, que não é
prevista no diagrama ferro carbono.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
13
Metais Não Ferrosos
Introdução
Metais não ferrosos são todos os metais puros ou ligados, com exce-
ção do ferro e suas ligas.
Os metais não ferrosos podem ser classificados em função de densi-
dade em metais leves e metais pesados.
A maioria dos metais puros é mole e tem baixa resistência àtração.
Quanto maior for a pureza, mais alto será o ponto de fusão, maior a
condutibilidade elétrica e a resistência à corrosão.
Na indicação dos metais não ferrosos puros, deve-se usar a designa-
ção química do elemento mais o grau de pureza.
Metais não ferrosos
3dm
5kg
pesadosMetais
³r
Metais leves
3dm
5kg
£r
Cobre
Chumbo
Zinco
Níquel
Estanho
Tungstênio
Molibdênio
Cromo
Cu
Pb
Zn
Ni
Sn
W
Mo
Cr
Manganês
Vanádio
Cobalto
Cádmio
Alumínio
Magnésio
Titânio
Mn
V
Co
Cd
Al
Mg
Ti
Designação dos metais puros
Ex.:
Zn 99 , 99
Pureza = 99,99%Elemento químico
Obtenção dos metais
Os minérios de onde são retirados os metais, além do próprio metal,
contêm também impurezas, tais como: oxigênio, hidrogênio e enxo-
fre. A quantidade (porcentagem) de metal varia em função do tipo de
minério.
O esquema abaixo mostra o processo de obtenção da maioria dos
metais.
Para se obter um metal quase que totalmente puro (99,99%) usam-
se normalmente outros processos além do processo normal de alte-
ração do metal siderúrgico, os quais dependem do tipo de metal.
Minério
Metal puro
Metal siderúrgico
Afinagem
(eliminação das impurezas)
Metal bruto
Redução
Calcinação
Normalização
Segundo a DIN 1700, para metais puros escreve-se o símbolo do
elemento químico seguido do grau de pureza.
Exemplo:
Para as ligas, adota-se a seguinte forma:
Produção ou
aplicação
Composição Propriedades
 especiais
G = Fundido 1. Símbolo
químico do
metal base
F-40 = Resistên-
cia a
tração em
Kgf/mm2
GD = Fundido a
pressão
GK = Fundido em 2. Símbolo
químico dos
W = mole
 coquilha elementos de
liga seguidos
h = duro
Gz = Fundido por de seu teor
em porcenta-
gem
Wh = dureza de
laminado
 centrifugação Zh = dureza de
trefilado
V = Liga prévia
de
P = dureza de
prensa-
gem
 adição 150Hv = dureza
vickers
Gl = Metl. antifric-
ção
bk = brilhante
 para mancais gb = decapado
L = Metal para
solda
g = recozido
dek = oxidável
com efeito
 decorativo
Exemplos:
GD-Zn Al 4 Cu1 ® Liga de zinco fundido sob pressão com 4% de Al,
1% de Cu.
AlCu Mg1 F40 ® Liga de alumínio com ±4% de Cu, ±1% de Mg e
resistência a tração de 40kgf/mm2 @ 390N/mm2.
As propriedades dos metais puros podem ser melhoradas através de
elementos de liga.
Liga é um processo onde se misturam dois ou mais elementos entre
si no estado líquido.
Nos metais ligados, geralmente a dureza e a resistência aumentam,
enquanto a ductilidade e a condutibilidade elétrica diminuem.
Designação das ligas não ferrosas
É feita pela indicação (símbolo químico) dos metais que nela estão
contidos, seguidos pelo teor (em porcentagem) de cada um dos
metais.
Exemplo: Designação
Cu Zn 40 Pb2
Chumbo 2%
Zinco 40%
Liga de cobre
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
14
Metais não ferrosos pesados
Cobre (Cu)
É um metal de cor avermelhada, bastante resistente à intempérie e à
corrosão. É também um excelente condutor elétrico e de calor (seis
vezes mais que o ferro).
Propriedades do cobre
Densidade (r) 8,93kg/dm3
Temperatura da liquefação 1083º
Resistência à tração 200 ... 360 N
mm2
Transformação fria até 600N/mm2
Alongamento 50 ... 35%
Transformação fria 2%
Normalização
Exemplo: E-Cu 99,99
Cobre especialmente puro
Obtenção pela eletrólise (E)
É fácil de fundir, dobrar, forjar, repuxar, tanto a quente como a frio. A
deformação a frio deixa o cobre duro e difícil de dobrar. Com o cobre
recozido a uma temperatura de aproximadamente 600ºC, e sem o
resfriamento rápido, elimina-se a dureza proveniente da deformação
a frio. Nos processos de usinagem com cavacos, devem-se usar
ferramentas com grande ângulo de saída e, como fluido de corte, o
óleo solúvel.
Aplicação
É normalmente empregado para confecção de fios e cabos conduto-
res elétricos, sistemas de aquecimento e resfriamento, tubos, cha-
pas, peças fundidas e peças de artesanato.
Chumbo (Pb)
É um metal com aspecto exterior característico, pois apresenta uma
cor cinza azulada. Sua superfície de ruptura (recente) é de uma cor
branca prateada muito brilhante. É fácil de reconhecê-lo pelo peso: é
um material muito denso e macio.
O chumbo é muito dúctil, fácil de dobrar, laminar, martelar (a frio). Os
tubos são curvados com auxílio de uma mola ou enchendo-os de
areia fina e seca, ou com ajuda de um aparelho de curvar.
Propriedades do chumbo
Densidade (r) 11,3
kg
dm3
Ponto de fusão ºC 327ºC
Resistência à tração 15...20
N
mm2
Alongamento 50...30%
Liga-se com dificuldade a outros metais, exceto o estanho, com o
qual se produz a solda de estanho. É bem resistente à corrosão,
pois, quando exposto ao ar, recobre-se de uma camada protetora de
óxido.
Designação do chumbo
Norma DIN 1719 : 1963
Denominação Norma Impureza
Chumbo fino Pb 99,99 0,01%
Chumbo siderúrgico Pb 99,94 0,06%
Chumbo refundido Pb 99,9 0,01%
Precaução
Partículas de chumbo que aderem às mãos podem penetrar no orga-
nismo e provocar uma intoxicação por isso é indispensável lavar bem
as mãos após, seu manuseio.
Aplicação
É aplicado, de forma geral, no revestimento de cabos elétricos sub-
terrâneos e de recipientes para ácidos, usados na indústria química.
Como liga chumbo-estanho, é utilizado na solda.
O chumbo fino, especificamente, aplica-se em placas de acumulado-
res, cristais óticos e proteção contra raios X.
Zinco (Zn)
É um metal branco azulado. Sua superfície de ruptura é formada de
cristais que se distinguem facilmente. Entre os metais, é o que tem o
maior coeficiente de dilatação térmica (0,000029/ºC). Exposto à
umidade do ar, combina-se com o dióxido de carbono (CO2) forman-
do uma capa cinzenta de carbonato de zinco (Zn + CO2), que protege
o metal.
É muito sensível aos ácidos, que o atacam e destroem, sendo por-
tanto impossível conservar ácidos em recipientes de zinco.
As propriedades do zinco podem ser sensivelmente melhoradas pela
adições de outros metais.
Propriedades do zinco
Densidade (r) 7,1 kg
dm3
Ponto de fusão ºC 419ºC
Resistência à tração 20...36 N
mm2
Alongamento 1%
Com liga, o zinco de alumínio se torna mais resistente; com liga de
cobre, mais duro. O magnésio compensa as impurezas existentes e
igualmente o torna mais duro. Também o bismuto, o chumbo e o tálio
melhoram consideravelmente as propriedades do zinco para sua
usinagem.
Designação do zinco
Norma DIN 1706
Denominação Norma Impureza
Zinco fino Zn 99,995 0,005%
Zinco siderúrgico Zn 99,95 0,05%
Zinco fundido G-Zn.Al6.Cu 1%
Aplicação
Peças de aço que estejam sujeitas à oxidação do tempo, devem
receber uma zincagem (banho de zinco) para sua proteção.
O zinco é um material muito utilizado na fundição de peças.
Peças complicadas são obtidas através de fundição por injeção, a
qual facilita a fabricação em série e aumenta a precisão das peças.
Estanho (Sn)
É um metal branco azulado e macio que se funde facilmente e é
resistente à corrosão.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
15
Propriedades do estanho
Densidade 7,3 kg
dm3
Temperatura de liquefação 232ºC
Resistência à tração 40...50 N
mm2
Ductibilidade 50%
Dobrando uma barra de estanho, ouve-se um ruído como se o metal
estivesse trincado. Esse ruído é produzido em conseqüência do
deslizamento dos cristais, atritando-se entre si (grito do estanho).
Não se altera quando em contato com ácidos orgânicos ou quando
exposto às intempéries. Em temperaturas inferiores a -15ºC, o esta-
nho se decompõeformando um pó de cor cinzenta.
Designação do estanho
Denominação Norma
Estanho Sn 99,9
Liga fundida Cu Sn 6
Aplicação
O estanho puro não é empregado em construções de peças devido a
sua pequena resistência à tração.
Graças a sua ductilidade, podem-se laminar folhas delgadas de até
0,008mm de espessura.
É muito utilizado no equipamento e maquinaria da indústria alimentí-
cia, por ser não tóxico.
Liga-se perfeitamente a outros metais: cobre, chumbo e antimônio.
A solda de estanho é possível sobre latão, aço e aço fundido.
Ligas dos metais pesados não ferrosos
Para melhorar as propriedades dos metais com base o cobre, são
adicionadas ligas de outros metais, como o zinco e o estanho. As
ligas de cobre possuem cores diferentes, conforme o metal que
entra na constituição da liga e na proporção em que é adicionado. As
ligas de cobre mais importantes são: latão, bronze e latão vermelho.
Latão
É uma liga de cobre e de zinco com um teor mínimo de 50% de
cobre.
Produção do latão
Cobre Zn
Latão
Tomback, Latão especial
Fundição
Fundição em
areia
Fundição em
coquilha
Laminados
Chapas
Tiras
Barras maciças
Tubos
Arames
Peças de pressão
Barras perfiladas
Propriedades do latão
Latão
Massa específica 8,5kg/dm3
Ponto de fusão 980ºC
Classifica-se segundo
DIN 1709, 17660, 17661
1. Ligas de fundição (latão fundido)
Denominação Abreviatura Composição
em %
Propriedades Emprego
especiais
Latão fundido G - CuZn
36
64 até 3
Pb
 Boa conduti-
bi-lidade
Instalações
para gás,
Latão de
fundição em
coquilha
G - CuZn
38
62 até 3
Pb
Superfície
brilhante
água e
para indús-
tria elétrica
Latão fundido
sob pressão
G - CuZn
40
60 até 2
Pb
 Superfície
brilhante
A abreviatura CuZn = Latão
teor de zinco em % = 36
teor de cobre em % = 64
O latão é um metal de cor amarelo-claro ou amarelo-ouro. As classes
do latão são reconhecidas pela superfície de ruptura ou em sua
superfície polida.
É fácil de dobrar e repuxar. Tem uma resistência maior do que a do
cobre (200 - 800N/mm2).
Aplicação
Devido a sua boa resistência à corrosão causada pelo ar e fluidos, o
emprego do latão fundido é muito grande na fabricação de válvulas,
torneiras e registros.
Laminado, o latão é empregado na confecção de chapas, perfis de
qualquer forma ( , , ) e tubos de radiadores.
Bronze
O bronze é uma ligas com 60% de cobre e um ou vários elementos
de liga. O bronze pode ser classificado em ligas fundidas e ligas
laminadas. O quadro a seguir mostra os diversos tipos de bronze.
Tipos de bronze
Bronze
- ao estanho
- fosforoso
- ao alumínio
- ao chumbo
- ao silício
- ao manganês
- ao berílio
Ligas de
Laminação
Ligas de
Fundição
Propriedades e aplicações
As ligas de bronze variam entre macias e duras. Resistem muito bem
à corrosão. Devido a sua fácil fusão, são empregadas na fabricação
de sinos, buchas e peças hidráulicas.
O bronze laminado é empregado na fabricação de molas, partindo de
tiras e de arames estirados a frio.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
16
Propriedades do bronze
Densidade (r) 7,6 - 8,8 kg
dm3
Ponto de fusão 900 - 1000ºC
Resistência à tração 350 - 770 N
mm2
Bronze ao estanho
Esta liga tem de 4 a 20% de estanho. É dúctil e elástica, dura e resis-
tente à corrosão.
Exemplo de normalização DIN
Cu Sn 6
6% de estanho
94% de cobre
Bronze ao chumbo
Até 25% de chumbo. Boa característica de deslizamento, autolubrifi-
cante. Empregada na construção de buchas.
Exemplo de normalização DIN
G - Cu Pb 15 Sn
75% de cobre
15% de chumbo
8% de estanho
2% de zinco
Bronze ao alumínio
Esta liga tem de 4 a 9% de alumínio. Resistente à corrosão e ao
desgaste. Utilizada na construção de buchas, parafusos sem-fim e
rodas-dentadas.
Exemplo de normalização DIN
Cu Al8 Fe F45
89% de cobre
8% de alumínio
@ 1% de ferro
F45 - resistência à tração = 450N/mm2
Latão vermelho (bronze ao zinco)
O latão vermelho é uma liga de cobre, estanho (bronze) e zinco, cujo
componente predominante é o cobre.
É resistente à corrosão e ao desgaste. Além disso, resiste bem à
pressão.
É empregada na fundição de buchas e na fabricação de peças hi-
dráulicas, tubos e engrenagens helicoidais.
Propriedades do latão vermelho
Densidade 8,6 kg
dm3
Ponto de fusão 900 - 1000ºC
Resistência à tração 240 - 650 N
mm2
Normalização conforme DIN
G - Cu Sn 10 Zn
G = Fundido
10% de estanho
@ 3% de zinco
87% de cobre
Torno Mecânico
Torno mecânico é uma máquina-ferramenta utilizada para executar
operações de usinagem cilíndrica externa ou interna e outras operações
que normalmente são feitas por furadeiras, fresadoras e retificadoras,
com adaptações relativamente simples.
A principal característica do torno é o movimento rotativo contínuo
realizado pelo eixo-árvore, conjugado com o movimento de avanço
da ferramenta de corte. As outras características importantes são o
diâmetro do furo do eixo principal, a distância entre pontas e a altura
da ponta, que compreende a distância ao fundo da cava, ao barra-
mento e ao carro principal.
O torno básico é o torno universal; estudando seu funcionamento, é
possível entender todos os outros tipos de torno, por mais sofistica-
dos que sejam.
Partes principais do torno
As partes principais do torno universal são: placa, cabeçote fixo,
recâmbio, caixa de engrenagem, barramento, carro principal e cabe-
çote móvel.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
17
Cabeçote fixo
Cabeçote fixo é um conjunto constituído de carcaça, engrenagens e eixo-
árvore. O elemento principal do cabeçote é o eixo-árvore, também chama-
do árvore ou eixo principal, onde está montada a placa, responsável pelo
movimento de rotação da peça; o eixo-árvore é vazado de ponta a ponta,
de modo a permitir a passagem de barras.
Caixa Norton
Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça,
eixos e engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço do
recâmbio para a ferramenta.
Recâmbio
O recâmbio é a parte responsável pela transmissão do movimento de
rotação do cabeçote fixo para a caixa Norton. É montado em uma
grade e protegido por uma tampa a fim de evitar acidentes. As en-
grenagens do recâmbio permitem selecionar o avanço para a ferra-
menta.
Barramento
Barramento é a parte do torno que sustenta os elementos fixos e móveis do
torno. Na parte superior do barramento estão as guias prismáticas, que
devem ter um paralelismo perfeito em relação ao eixo-árvore, a fim de
garantir o alinhamento da máquina.
Carro principal
O carro principal é um conjunto formado por avental, mesa, carro
transversal, carro superior e porta-ferramenta.
O avanço do carro principal pode ser manual ou automático. No
avanço manual, o giro do volante movimenta uma roda dentada, que
engrenada a uma cremalheira fixada no barramento, desloca o carro
na direção longitudinal.
No avanço automático, a vara com uma rosca sem-fim movimenta um
conjunto de engrenagens ligadas à cremalheira do barramento que, por sua
vez, desloca o carro.
O avental transforma os movimentos giratórios do fuso ou da vara em
movimento retilíneo longitudinal ou transversal em relação ao eixo-
árvore, permitindo o avanço da ferramenta sobre a peça.
A mesa, que desliza sobre as guias prismáticas do barramento,
suporta o carro transversal. Nela também estão montados o fuso e o
volante com anel graduado, que determinam o movimento do carro
transversal.
O carro transversal é responsável pelo movimento transversal daferramenta e desliza sobre a mesa por meio de movimento manual
ou automático.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
18
No movimento automático, o giro da vara movimenta a rosca sem-fim
existente no avental; o movimento é transmitido até a engrenagem do
parafuso de deslocamento transversal por meio de um conjunto de
engrenagens; esse conjunto de engrenagens faz girar o parafuso,
deslocando a porca fixada no carro.
O movimento manual é realizado por meio do manípulo existente no
volante montado na extremidade do parafuso de deslocamento
transversal. O movimento é controlado por meio de um anel gradua-
do, montado no volante.
O carro superior possui uma base giratória graduada que permite o
torneamento em ângulo. Nele também estão montados o fuso, o
volante com anel graduado e o porta-ferramentas ou torre.
O porta-ferramentas ou torre é o local onde são fixados os suportes
de ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto.
Cabeçote móvel
O cabeçote móvel é a parte do torno que se desloca sobre o barra-
mento, oposta ao cabeçote fixo; a contraponta e o eixo principal
estão situados na mesma altura e determinam o eixo de rotação da
superfície torneada.
O cabeçote pode ser fixado ao longo do barramento por meio de
parafusos, porcas, placas e alavanca com excêntrico.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
19
O cabeçote móvel tem as seguintes funções:
· servir de suporte à contraponta, destinada a apoiar um dos ex-
tremos da peça a tornear;
· servir para fixar o mandril de haste cônica para furar com broca
no torno;
· servir de suporte direto para ferramentas de corte de haste côni-
ca como brocas, alargadores e machos;
· deslocar a contraponta lateralmente para tornear peças de pe-
quena conicidade.
As partes principais do cabeçote móvel são: base, corpo, mangote,
trava do mangote e volante.
Base - desliza sobre o barramento e serve de apoio ao corpo.
Corpo - é onde se encontra todo o mecanismo do cabeçote móvel e
pode ser deslocado lateralmente, a fim de permitir o alinhamento ou
desalinhamento da contraponta.
Mangote - é uma luva cilíndrica com um cone morse num lado e uma
porca no outro; a ponta com o cone morse serve para prender a
contraponta, a broca e o mandril; o outro lado é conjugado a um
parafuso, que ao ser girado pelo volante, realiza o movimento de
avanço e recúo.
Trava do mangote - serve para fixá-lo, impedindo que se movimente
durante o trabalho.
Volante - serve para fazer avançar ou recuar o mangote.
Acessórios do torno
O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar na
execução de muitas operações de torneamento.
Denominação Figura Função
Placa de 3 casta-
nhas fixar peças cilíndricas
Placa de 4 casta-
nhas independen-
tes
fixar peças cilíndricas
para tornear excêntricos
e fixar peças quadradas
Placa lisa fixar peças de formas
irregulares
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Denominação Figura Função
Placa arrasta-
dora
fornecer movimen-
to giratório à peça
fixada entre pontas
Ponta suportar a peça
por meio dos furos
de centro
Luneta fixa e
móvel
servir de mancal
na usinagem de
eixos longos e de
pequeno diâmetro
Bucha cônica
adequar o cone da
haste cônica das
brocas ou mandris
com encaixe côni-
co do mangote e
eixo-árvore
Operações do torno
O torneamento é um processo de usinagem que se baseia no movi-
mento da peça ao redor de seu próprio eixo, com a retirada progres-
siva de cavaco. O cavaco é cortado por uma ferramenta de um só
gume cortante, com dureza superior à do material a ser cortado.
O torneamento exige três movimentos relativos entre a peça e a
ferramenta: corte, avanço e penetração. Variando os movimentos, a
posição e o formato da ferramenta, é possível realizar grande varie-
dade de operações, tais como: faceamento, torneamento cilíndrico,
furação, torneamento cônico, interno, externo, sangramento, corte e
recartilhamento.
Torneamento cilíndrico externo
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 finalida-
de de produzir eixos e buchas ou preparar material para outras ope-
rações.
Faceamento
Faceamento é a operação que permite fazer no material uma super-
fície 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.
Furação
A furação 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.
Usa-se a furação no torno para fazer furo cilíndrico por deslocamento
de uma broca montada no cabeçote. É um furo de preparação do
material para operações posteriores de alargamento, torneamento e
roscamento internos.
A furação no torno também serve para fazer uma superfície cilíndrica
interna, passante ou não, pela ação da ferramenta deslocada parale-
lamente ao torno. Essa operação também é conhecida por broquea-
mento e permite obter furos cilíndricos com diâmetro exato em bu-
chas, polias, engrenagens e outras peças.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Torneamento cônico externo
Operação muito comum, o torneamento cônico externo admite duas
técnicas: com inclinação do carro superior e com desalinhamento da
contraponta.
O torneamento com inclinação do carro superior é usado para tornear
peças cônicas de pequeno comprimento. O torneamento cônico com
deslocamento do carro superior consiste em inclinar o carro superior
de modo a fazer ferramenta avançar manualmente ao longo da linha
que produz o corte no ângulo de inclinação desejado.
O torneamento com desalinhamento da contraponta é usado para
peças de grande comprimento com conicidade de até 10º, aproxima-
damente. Consiste em delocar transversalmente o cabeçote móvel
por meio de parafuso de regulagem, de modo que a peça forme um
ângulo em relação às guias do barramento. Ao avançar paralela-
mente às guias, a ferramenta corta um cone com o ângulo escolhido
Torneamento cônico interno
Neste tipo de torneamento, o ângulo de deslocamento do carro supe-
rior é igual ao ângulo de inclinação do cone que se pretende fabricar.
A ferramenta é a mesma utilizada no broqueamento e o controle
de conicidade é feito com um calibrador cônico.
Quando se constrói um cone interior para ser acoplado a um cone
exterior, deve-se fabricar primeiro o cone exterior, usando-o depois
como calibrador para controlar a conicidade da peça com cone inter-
no.
A principal aplicação do torneamento cônico é na produção de pontas
de tornos, buchas de redução, válvulas e pinos cônicos.
Ferramentas de Corte
As ferramentas de corte são empregadas para cortar materiais metá-
licos e não metálicos por desprendimento de cavaco. São constituí-
das de materiais com elevada dureza, o que lhes permite cortar
materiais de dureza inferior.
Existem dois fatores de influência nas ferramentas de corte: a dureza
dos materiais de que são feitas e o ângulo dageometria de corte da
ferramenta.
Materiais das ferramentas
Normalmente os materiais das ferramentas de corte são aço carbo-
no, aço rápido, metal duro e cerâmica.
Aço carbono
O aço carbono utilizado para ferramentas de corte tem teores de
carbono que variam entre 0,7 e 1,5%; é utilizado em ferramentas
para usinagem manual ou em máquinas-ferramenta como, por e-
xemplo, limas, talhadeiras, raspadores e serras. As ferramentas de
aço carbono são utilizadas para pequenas quantidades de peças e
não se prestam a altas produções; são pouco resistentes a tempera-
turas de corte superiores a 250º C, daí a desvantagem de usar bai-
xas velocidades de corte.
Aço rápido
 As ferramentas de aço rápido possuem, além do carbono,
vários elementos de liga, tais como tungstênio (W), cobalto (Co),
cromo (Cr), vanádio (Va), molibdênio (Mo) e boro (B), que são res-
ponsáveis pelas propriedades de resistência ao desgaste e aumen-
tam a resistência de corte a quente até 550º C, possibilitando maior
velocidade de corte em relação às ferramentas de aço carbono.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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 Outra vantagem das ferramentas de aço rápido é que são
reafiáveis, além de que um grande número de arestas de corte pode
ser produzido numa mesma ferramenta. As ferramentas de aço
rápido são comercializadas em forma de bastões de perfis quadra-
dos, redondos ou lâminas, conhecidos como bites.
Metal duro
Metal duro ou carbeto metálico, conhecido popularmente como car-
boneto metálico, compõe as ferramentas de corte mais utilizadas na
usinagem dos materiais na mecânica.
O metal duro difere totalmente dos materiais fundidos, como o aço;
apresenta-se em forma de pó metálico de tungstênio (W), tântalo
(Ta), cobalto (Co) e titânio (Ti), misturados e compactados na forma
desejada, recebendo o nome de briquete. O último estágio de fabri-
cação do metal duro é a sinterização, em que os briquetes se tornam
uma peça acabada de metal duro em forma de pastilha, sob uma
temperatura entre 1 300 e 1 600º C.
Todo esse processo garante ao metal duro grande resistência ao
desgaste, com as vantagens de alta resistência ao corte a quente,
pois até uma temperatura de 800ºC a dureza mantém-se inalterada;
possibilidade de velocidades de corte de 50 a 200m/min, até vinte
vezes superior à velocidade do aço rápido.
Devido à alta dureza, os carbetos possuem pouca tenacidade e necessi-
tam de suportes robustos para evitar vibrações. As pastilhas de metal
duro podem ser fixadas por soldagem, sendo afiáveis, ou mecanicamen-
te, por meio de suportes especiais que permitem intercâmbio entre elas e
neste caso não são reafiáveis; são apresentadas em diversas formas e
classes, adequadas a cada operação; a escolha das pastilhas é feita por
meio de consulta a tabelas específicas dos catálogos de fabricantes.
Cerâmica
As ferramentas de cerâmica são pastilhas sinterizadas, com uma
quantidade aproximada de 98 a 100% de óxido de alumínio; possu-
em dureza superior à do metal duro e admitem velocidade de corte
cinco a dez vezes maior. São utilizadas nas operações de acaba-
mento de materiais tais como ferro fundido e ligas de aço; sua aresta
de corte resiste ao desgaste sob temperatura de 1 200º C.
Ângulos da ferramenta de corte
O fenômeno de corte é realizado pelo ataque da cunha da ferramen-
ta; o rendimento desse ataque depende dos valores dos ângulos da
cunha, pois é esta que rompe as forças de coesão do material da
peça. Os ângulos e superfícies na geometria de corte das ferramen-
tas são elementos fundamentais para o rendimento e a durabilidade
delas.
A denominação das superfícies da ferramenta, dos ângulos e das
arestas é normalizada pela norma brasileira NBR 6163/90.
Para a compreensão dos ângulos das ferramentas, é necessário
estabelecer um sistema de referência que facilita consultas mais
rápidas a catálogos técnicos. Esse sistema de referência é constituí-
do por três planos ortogonais, quer dizer, perpendiculares entre si, e
que são:
· plano de referência - PR - é o plano que contém o eixo de rota-
ção da peça e passa pelo ponto de referência sobre a aresta principal
de corte; é um plano perpendicular à direção efetiva de corte.
· plano de corte - PC - é o plano que passa pela aresta de corte e
é perpendicular ao plano de referência.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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· plano de medida - PM - é o plano perpendicular ao plano de
corte e ao plano de referência; passa pelo ponto de referência sobre
a aresta principal de corte.
 Os ângulos da ferramenta de corte são classificados em: de
folga a (alfa), de cunha b (beta), de saída g (gama), de ponta e (epsi-
lon), de posição c (chi) e de inclinação de aresta cortante l (lambda).
Ângulo de folga a
É o ângulo formado entre a superfície de folga e o plano de corte
medido no plano de medida da cunha cortante; influencia na diminui-
ção do atrito entre a peça e a superfície principal de folga. Para
tornear materiais duros, o ângulo a deve ser pequeno; para materi-
ais moles, a deve ser maior. Geralmente, nas ferramentas de aço
rápido a está entre 6 e 12º e em ferramentas de metal duro, a está
entre 2 e 8º .
Ângulo de cunha b
Formado pelas superfícies de folga e de saída; é medido no plano de
medida da cunha cortante. Para tornear materiais moles, b = 40 a
50º ; materiais tenazes, como aço, b = 55 a 75º ; materiais duros e
frágeis, como ferro fundido e bronze, b = 75 a 85º.
Ângulo de saída g
Formado pela superfície de saída da ferramenta e pelo plano de
referência medido no plano de medida; é determinado em função do
material, uma vez que tem influência sobre a formação do cavaco e
sobre a força de corte. Para tornear materiais moles, g = 15 a 40º ;
materiais tenazes, g = 14º ; materiais duros, g = 0 a 8º . Geralmente,
nas ferramentas de aço rápido, g está entre 8 e 18º ; nas ferramentas
de metal duro, entre -2 e 8º .
A soma dos ângulos a, b e g , medidos no plano de medida, é igual a
90º.
a + b + g = 90º
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Ângulo da ponta e
É formado pela projeção das arestas lateral e principal de corte sobre
o plano de referência e medido no plano de referência; é determinado
conforme o avanço. O campo de variação situa-se entre 55 e 120º e o
valor usual é 90º.
Ângulo de posição principal c
Formado pela projeção da aresta principal de corte sobre o plano de
referência e pela direção do avanço medido no plano de referência.
Direciona a saída do cavaco e influencia na força de corte. A função
do ângulo c é controlar o choque de entrada da ferramenta. O campo
de variação deste ângulo está entre 30 e 90º ; o valor usual é 75º .
Ângulo cs - é o ângulo formado entre a projeção da aresta lateral
de corte sobre o plano de referência e a direção de avanço medido
no plano de referência; sua principal função é controlar o acabamen-
to; no entanto, deve-se lembrar que o acabamento superficial tam-
bém depende do raio da ferramenta.
A soma dos ângulos c , e e cs, medidos no plano de referência, é
igual a 180º.
c + e + cs = 180º
Ângulo de inclinação da aresta cortante l
É o ângulo formado entre a aresta principal de corte e sua projeção
sobre o plano de referência medido no plano de corte. Tem por finali-
dade controlar a direção do escoamento do cavaco e o consumo de
potência, além de proteger a ponta da ferramenta e aumentar seu
tempo de vida útil; o ângulo de inclinação pode variar de -10 a + 10º; em geral, l = -5º .
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Ângulo l negativo - é usado nos trabalhos de desbaste e em
cortes interrompidos de peças quadradas, com rasgos ou com ressal-
tos, em materiais duros, quando a ponta da ferramenta for a parte
mais baixa em relação à aresta de corte. Nesta situação, o cavaco se
apresenta sob forma helicoidal a contínua.
Ângulo l positivo - diz-se que l é positivo quando a ponta da
ferramenta em relação à aresta de corte for a parte mais alta; é usa-
do na usinagem de materiais macios, de baixa dureza. Nesta situa-
ção, o cavaco se apresenta sob forma helicoidal contínua.
Ângulo l neutro - diz-se que l é neutro quando a ponta da
ferramenta está na mesma altura da aresta de corte; é usado na
usinagem de materiais duros e exige menor potência do que l positi-
vo ou negativo. O cavaco se apresenta espiralado e contínuo, situa-
ção em que um grande volume pode ocasionar acidentes.
Ângulos em função do material
Experimentalmente, determinaram-se os valores dos ângulos para
cada tipo de material das peças; os valores de ângulo para os mate-
riais mais comuns encontram-se na tabela.
Ângulos recomendados em função do material
ÂngulosMaterial
a b g
Aço 1020 até 450N/mm2
Aço 1045 420 a 700N/mm2
Aço 1060 acima de 700N/mm2
Aço ferramenta 0,9%C
Aço inox
FoFo brinell até 250HB
FoFo maleável ferrítico brinell até 150HB
FoFo maleável perflítico brinell de 160HB a
240HB
Cobre, latão, bronze (macio)
Latão e bronze (quebradiço)
Bronze para bucha
Alumínio
Duralumínio
8
8
8
6 a 8
8 a 10
8
8
8
8
8
8
10 a 12
8 a 10
55
62
68
72 a 78
62 a 68
76 a 82
64 a 68
72
55
79 a 82
75
30 a 35
35 a 45
27
20
14
14 a 18
14 a 18
0 a 6
14 a 18
10
27
0 a 3
7
45 a 48
37 a 45
Duroplástico
Celeron, baquelite
Ebonite
Fibra
10
15
10
80 a 90
75
55
5
0
25
Termoplástico
PVC
Acrílico
Teflon
Nylon
10
10
8
12
75
80 a 90
82
75
5
0
0
3
Além dos ângulos, também as pontas de corte são arredondadas em
função do acabamento superficial da peça; o raio é medido no plano
de referência da ferramenta. Alguns valores, em função do material
da ferramenta, são:
aço rápido: re = 4x s; ou re ³
p
4
;
metal duro: s < 1,0mm/r Þ re = 1mm
 s ³ 1,0mm/r Þ re = s
onde
re Þ raio da ponta da
ferramenta
s Þ avanço
p Þ profundidade
 mm/r Þ unidade de
avanço
A posição da aresta principal de corte indica a direção do avanço;
segundo a norma ISO 1832/85, a ferramenta pode ser direita, repre-
sentada pela letra R (do inglês ?right?), esquerda, representada pela
letra L (do inglês ?left?), ou neutra, representada pela letra N.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Ferramentas de Corte para Torno
As ferramentas de corte para torno podem ser classificadas em
ferramentas de desbastar, facear, sangrar, tornear interno, alisar,
formar e roscar. São basicamente as mesmas, tanto para torneamen-
to externo como para interno.
1. cortar
2. cilindrar à direita
3. sangrar
4. alisar
5. facear à direita
 6. sangrar com grande dimensão
 7. desbastar à direita
 8. cilindrar e facear à esquerda
 9. formar
10. roscar
As ferramentas para tornear internamente podem ser de corpo único,
com pastilhas soldadas ou com insertos. Podem ser utilizadas nas
operações de desbaste ou de acabamento, variando os ângulos de
corte e a forma da ponta.
1. desbastar
2. alisar
3. sangrar
4. formar
5. roscar
6. tornear com haste
Ferramenta de desbastar
Remove o cavaco mais grosso possível, levando-se em conta a
resistência da ferramenta e a potência da máquina. O desbaste pode
ser feito à direita ou à esquerda, com ferramenta reta ou curva, po-
dendo ser de aço rápido, carboneto metálico soldado ou intercambiá-
vel.
Ferramentas para desbastar de aço rápido
Ferramentas para desbastar de carboneto metálico soldado.
Ferramentas para desbastar de carboneto metálico intercambiável.
Ferramenta de facear
Empregada para desbastar e para fazer acabamento, pode ser curva
ou reta; o trabalho pode ser feito do centro para a periferia, da perife-
ria para o centro, à esquerda e à direita.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Ferramenta de sangrar
A ferramenta para sangrar é o bedame, que corta o material perpen-
dicularmente ao eixo de simetria da peça, no sentido de fora para
dentro, formando canais. É usada na fabricação de arruelas, polias,
eixos roscados e canais para alojar anéis de trava ou de vedação e
saídas de ferramentas.
O bedame também pode ser usado para separar um material do
corpo da peça; quando utilizado para cortar, o bedame deve ter uma
ligeira inclinação na aresta de corte, para evitar que a rebarba fique
presa à peça.
A relação de medida entre a parte útil b e a aresta de corte a varia
aproximadamente de 4:1 até 5:1; essa relação pode ser exemplifica-
da pelo quadro, que mostra uma aresta do bedame a = 3,8mm para
uma peça de aço 400N/mm2 , com diâmetro de 45mm.
Uma outra maneira de cortar com bedame é afiá-lo com um grande
raio na aresta de corte, de modo a não aumentar o esforço de corte;
nesta situação, o cavaco se apresenta em forma de arco, o que
facilita sua saída do canal devido a uma compressão lateral; podem-
se utilizar velocidades de corte maiores porque o cavaco não atrita
com as pa redes laterais da ranhura. A abundância de fluido na
região de corte é fundamental para a refrigeração da peça e da fer-
ramenta, além de facilitar a expulsão do cavaco. Aplica-se esse tipo
de corte em bedame com até 3mm de largura.
Para a execução de canais em peças cilíndricas, como por exemplo
na saída de ferramentas, as dimensões e a forma das ranhuras são
padronizadas com a finalidade de aumentar a vida útil da peça e da
ferramenta. As normas que padronizam a forma e as dimensões de
saída para ferramentas e rebolos são a NBR 5870 e DIN 509. As
ferramentas são normalmente afiadas com raios e ângulos em con-
cordância.
Saída de rosca conforme a NBR 5870
Saída de rebolo conforme a DIN 509
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Ferramenta para tornear interno
Utilizada para torneamento interno de superfícies cilíndricas, cônicas,
faceadas ou perfiladas.
Ferramenta de formar
Empregada para tornear peças de perfil variado; usam-se ferramen-
tas cujas arestas de corte têm a mesma forma do perfil que se deseja
dar à peça.
Ferramenta de roscar
Utilizada para fazer rosca na peça; é preparada de acordo com o tipo
de rosca que se deseja executar.
Fixação e ajustagem da ferramenta de tornear
O posicionamento e a rigidez da fixação da ferramenta influenciam a
vida útil e, em conseqüência, a produtividade da ferramenta. A posi-
ção influi nos ângulos a e g, que, por sua vez, influem na formação
do cavaco e, conseqüentemente, na força de corte. A posição correta
da porta da ferramenta deve coincidir com o centro geométrica da
peça.
As ferramentas de corte podem ser presas no torno de duas manei-
ras: diretamente no porta-ferramentas do carro superior ou por meio
de suporte que, por sua vez, é fixado no porta-ferramentas.
Ao fixar a ferramenta, deve-se observar se é necessário colocar um
ou mais calços de aço para obter a altura desejada daferramenta.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
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Os ângulos a, b e g devem ser conservados quando se fixam ferra-
mentas nos diferentes tipos de porta-ferramentas.
Para que uma ferramenta seja fixada rigidamente, é necessário que
sobressaia o menos possível do porta-ferramentas, ou seja, o balan-
ço b deve ser o menor possível, para evitar a flexão da ferramenta
que pode provocar alterações na rugosidade e nas dimensões da
peça.
O valor do ângulo formado pela aresta de corte da ferramenta com a
superfície a cortar é variável, conforme a operação. Assim, em ope-
ração de desbastar, o ângulo c pode variar de 30º até 90º, conforme
material. Quanto maior a resistência do material, menor será o ângu-
lo. Em operação de facear, o ângulo pode variar de 0 a 5º
FURADEIRA
Furadeira é uma máquina-ferramenta que permite executar opera-
ções como furar, roscar com machos, rebaixar, escarear e alargar
furos. Essas operações são executadas pelo movimento de rotação e
avanço das ferramentas fixadas no eixo principal da máquina.
O movimento de rotação é transmitido por um sistema de engrena-
gens ou de polias, impulsionados por um motor elétrico. O avanço é
transmitido por um sistema de engrenagem (pinhão e cremalheira)
que pode ser manual ou automático.
Tipos de furadeiras
A escolha da furadeira está relacionada ao tipo de trabalho que será
realizado. Assim, temos:
· furadeira portátil;
· furadeira de bases magnética;
· furadeira de coluna;
· furadeira radial;
· furadeira múltipla;
· furadeira de fusos múltiplos.
A furadeira portátil é usada em montagens, na execução de furos de
fixação de pinos, cavilhas e parafusos em peças muito grandes como
turbinas e carrocerias, quando há necessidade de trabalhar no pró-
prio local devido ao difícil acesso de uma furadeira maior.
Esse tipo de furadeira também é usado em serviços de manutenção
para a extração de elementos de máquinas tais como parafusos e
prisioneiros. Pode ser elétrica e também pneumática.
A furadeira de coluna tem esse nome porque seu suporte principal é
uma coluna na qual estão montados o sistema de transmissão de
movimento, a mesa e a base. A coluna permite deslocar e girar o
sistema de transmissão e a mesa, segundo o tamanho das peças. A
furadeira de coluna pode ser:
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
30
Furadeira
de coluna
de piso
a-) de bancada (também chamada de sensitiva, porque o avanço da
ferramenta é dado pela força do operador) - tem motores de pequena
potência e é empregada para fazer furos de até 15 mm de diâmetro.
A transmissão do movimento é feita por meio de sistema de polias e
correias.
Alavanca
de avanço
manual
Furadeira
de coluna
de bancada
b) de piso - geralmente usada para a furação de peças grandes com
diâmetros maiores do que os das furadeiras de bancada. Possui uma
mesa giratória que permite maior aproveitamento em peças com
formatos irregulares. Apresenta, também, mecanismo para avanço
automático do eixo árvore. Normalmente a transmissão de movimen-
to é feita por engrenagens.
A furadeira radial é empregada para abrir furos em peças pesadas
volumosas e difíceis de alinhar. Possui um potente braço horizontal
que pode ser abaixado e levantado e é capaz de girar em torno da
coluna. Esse braço, por sua vez, contém o eixo porta-ferramenta que
também pode ser deslocado horizontalmente ao longo do braço. Isso
permite furar em várias posições sem mover a peça. O avanço da
ferramenta também é automático.
A furadeira múltipla possui vários fusos alinhados para executar
operações sucessivas ou simultâneas em uma única peça ou em
diversas peças ao mesmo tempo. É usada em operações seriadas
nas quais é preciso fazer furos de diversas medidas.
A furadeira de fusos múltiplos é aquela na qual os fusos trabalham
juntos, em feixes. Cada um dos fusos pode ter uma ferramenta dife-
rente de modo que é possível fazer furos diferentes ao mesmo tempo
na mesma peça. Em alguns modelos, a mesa gira sobre seu eixo
central. É usada em usinagem de uma só peça com vários furos,
como blocos de motores, por exemplo, e produzida em grandes
quantidade de peças seriadas.
Partes da furadeira de coluna
As principais partes de uma furadeira de coluna são: motor, cabeçote
motriz, coluna, árvore ou eixo principal, mesa porta-peças e base.
O motor fornece energia que impulsiona o sistema de engrenagens ou de
polias.
Tecnologia Mecânica - I 1o Ciclo de Mecânica
31
O cabeçote motriz é a parte da máquina na qual se localiza o sistema
de engrenagens ou polias e a árvore (ou eixo principal). O sistema de
engrenagens ou polias é responsável pela transformação e seleção
de rotações transmitidos à árvore ou eixo principal.
A árvore (ou eixo principal), montada na cabeça motriz, é o elemento
responsável pela fixação da ferramenta diretamente em seu eixo ou
por meio de um acessório chamado de mandril. É essa árvore que
transmite o movimento transformado pelo sistema de engrenagens
ou polias à ferramenta e permite que esta execute a operação dese-
jada.
A coluna é o suporte da cabeça motriz. Dispõe de guias verticais
sobre as quais deslizam a cabeça motriz e a mesa porta-peça.
A mesa porta-peça é a parte da máquina onde a peça é fixada. Ela
pode ter movimentos verticais, giratórios e de inclinação.
A base é o plano de apoio da máquina para a fixação no piso ou na
bancada. Pode ser utilizada como mesa porta-peça quando a peça é
de grandes dimensões.
O movimento de avanço de uma broca ou de qualquer outra ferra-
menta fixada no eixo principal da furadeira de coluna pode ser execu-
tado manual ou automaticamente.
As furadeiras com avanço manual são as mais comuns. Nessas
furadeiras, o avanço é controlado pelo operador, quando se executa
trabalhos que não exigem grande precisão.
As furadeiras de coluna de piso, radiais, múltiplas e de fusos múlti-
plos têm avanço automático. Isso permite a execução de furos com
melhor acabamento. Elas são usadas principalmente na fabricação
de motores e máquinas.
Manuseio da furadeira
Para obter um bom resultado nas operações com a furadeira, a
ferramenta deve estar firmemente presa à máquina a fim de que gire
perfeitamente centralizada. A peça, por sua vez, deve estar igual-
mente presa com firmeza à mesa da máquina.
Se o furo a ser executado for muito grande, deve-se fazer uma pré
furação com brocas menores.
Uma broca de haste cônica não deve jamais ser presa a um mandril
que é indicado para ferramentas de haste cilíndrica paralela.
Para retirar a ferramenta deve-se usar unicamente a ferramenta
adequada.
BROCAS
A broca é uma ferramenta de corte geralmente de forma cilíndrica,
fabricada com aço rápido, aço carbono, ou com aço carbono com
ponta de metal duro soldada ou fixada mecanicamente, destinada à
execução de furos cilíndricos.
Essa ferramenta pode ser fixada em máquinas como torno, fresado-
ra, furadeira, mandriladora.
Nos tornos, as brocas são estacionárias, ou seja, o movimento de
corte é promovido pela peça em rotação. Já nas fresadoras, furadei-
ras e nas mandriladoras, o movimento de corte é feito pela broca em
rotação.
A broca do tipo helicoidal de aço rápido é a mais usada em mecâni-
ca. Por isso, é preciso conhecer suas características de construção
e nomenclatura.
As brocas são construídas conforme a norma NBR 6176. A nomen-
clatura de suas partes componentes e seus correspondentes em
termos usuais em mecânica estão apresentados