Atividade de pesquisa 02 - Elementos de Máquinas 17072021

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Elementos de Máquinas
Aluno (a): 
Data: 17 / 07 / 2021
Atividade de Pesquisa 02
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1 – Pesquise na ABNT NBR 9580: 2015 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015), a classificação dos rebites de acordo com o formato da cabeça. Cite os tipos e comente.
Os rebites são elementos mecânicos, empregados na fixação permanente ou semipermanente entre duas partes, normalmente chapas. Trata-se de um corpo cilíndrico, provido de uma cabeça em uma das extremidades e preparado, na outra ponta, para se deformar e formar uma segunda cabeça. Quando é inserido em um orifício comum a duas peças, e a segunda cabeça formada, dá-se a fixação. Os rebites são confeccionados de materiais metálicos variados, apresentando diferentes capacidades de resistência.
A ABNT NBR 9580: 2015 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2015) classifica os rebites de acordo com o formato da cabeça.
· Rebites com cabeça redonda
· Rebites com cabeça abaulada
· Rebite com cabeça plana e haste semicircular
· Rebite com cabeça escareada e haste semicircular
· Rebite com cabeça escareada e abaulada
· Rebite com cabeça chata ou escareada e ponta de haste cônica
Além desses tipos, existe, ainda, o rebite de repuxo, caracterizado por um cilindro tubular e uma haste interna, cuja função é remanchar uma das extremidades quando for tracionada. Com isso, por meio de um aplicador específico, sua aplicação torna-se rápida e precisa. Isso o faz ser amplamente empregado em uniões de chapas finas.
2 – Os parafusos podem ser providos de cabeça para permitir o atarraxamento, cada qual com uma configuração projetada para a aplicação específica. Pesquise sobre o tipo de cabeça de parafuso e sua finalidade.
O parafuso é uma peça metálica ou feita de matéria dura (PVC, plástico, vidro, madeira, entre outros), em formato cônico ou cilíndrico, sulcada em espiral ao longo de sua face externa e com a sua base superior adaptada a diversas ferramentas de fixação (cabeça do parafuso), como chave de fenda ou demais modelos: Fenda cruzada (Phillips), Pozidriv, Torx, Allen, Robertson, Tri-Wing, Torq-Set e Spanner. Sua cabeça também pode ser quadrada ou sextavada para ser utilizada por chave de boca ou chave inglesa.
O parafuso tem por finalidade ser o elemento de fixação de duas ou mais superfícies, combinadas ou em junções diferentes, como a madeira, parede de alvenaria (neste caso com a utilização de bucha de fixação), chapas metálicas ou numa matriz de matéria pouco dura ou dura, podendo associar o uso de porcas ou através do efeito combinado de rotação e pressão (penetração por progressão retilínea) em um orifício destinado exclusivamente para recebê-lo, sulcado em sentido contrário ao espiral ou não
Listas de parafusos para aplicações específicas ou de fabricação diferenciada[8][5].
· Parafuso sem porca - Utilizado onde não há espaço para acomodar uma porca, sendo o parafuso acomodado em um furo.
· Parafuso com porca - Também chamado de parafuso passante. Utiliza-se da porca e arruelas para a fixação correta.
· Parafuso para pequenas montagens - Apresentam vários tipos de roscas e cabeças e são utilizados para metal, madeira e plásticos.
· Parafuso de chamada (também chamado de parafuso de reclamo) - O parafuso que serve para ajustar o retículo do óculo no objecto de mira, no óculo astronómico.
· Parafuso de pressão - Parafuso cujo fim é o aperto de uma peça ou objeto contra outro com força considerável devido à desmultiplicação do esforço que se consegue pelo parafuso.
· Parafuso diferencial - Parafuso tendo aberto no seu corpo duas roscas de passo diferente; o que faz quando o parafuso se move numa das porcas, que esteja fixa, deslocar a outra com uma amplitude de movimento diferente devido a desigualdade dos passos das roscas.
· Parafuso prisioneiro - Utilizado quando se necessita montar e desmontar parafuso sem porca a intervalos frequentes.
· Parafuso Allen - É fabricado com aço de alta resistência à tração e submetido a um tratamento térmico após a conformação. Possui um furo hexagonal de aperto na cabeça, que é geralmente cilíndrica e recartilhada, para a utilização da chave Allen.
· Parafuso de fundação farpado ou dentado - São feitos de aço ou ferro e são utilizados para prender máquinas ou equipamentos ao concreto ou à alvenaria. Têm a cabeça trapezoidal delgada e áspera que, envolvida pelo concreto, assegurando uma excelente fixação. Seu corpo é arredondado e com dentes, os quais têm a função de melhorar a aderência do parafuso ao concreto.
· Parafuso auto-atarraxante - Possui rosca de passo largo em um corpo cônico e é fabricado em aço temperado. Pode ter ponta ou não e, às vezes, possui entalhes longitudinais com a função de cortar a rosca à maneira de uma tarraxa. As cabeças têm formato redondo, em latão ou chanfradas e apresentam fendas simples ou em cruz (tipo Phillips). Esse tipo de parafuso elimina a necessidade de um furo roscado ou de uma porca, pois corta a rosca no material a que é preso.
3 – Quer saber como são fabricados alguns tipos de roscas?
As roscas de perfil triangular são fabricadas segundo três sistemas normatizados: o sistema métrico ou internacional (ISO), o sistema inglês ou whitworth e o sistema americano. No sistema métrico as roscas são determinadas em milímetros. Os filetes têm forma triangular, ângulo de 60º, crista plana e raiz arredondada.
Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis, sempre uniformes, dão nome as roscas e condicionam sua aplicação. Temos os seguintes perfis das roscas:
· Triangular: Parafusos e porcas de fixação na união de peças. Ex.: Fixação da roda do carro.
· Trapezoidal: Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. Ex.: Fusos de máquinas.
· Redonda: Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços. Ex.: Equipamentos ferroviários.
· Quadrada: Parafusos que sofrem grandes esforços e choques. Ex.: Prensas e morsas.
· Dente de Serra: Parafusos que exercem grande esforço num só sentido Ex.: macacos de catraca.
Dependendo da inclinação dos filetes em relação ao eixo do parafuso, as roscas ainda podem ser direita e esquerda. Na rosca direita, o filete sobe da direita para a esquerda. Na rosca esquerda, o filete sobe da esquerda para a direita
Roscas triangulares
Dentre as roscas normalizadas utilizadas na construção de máquinas, a de uma entrada, secção transversal triangular com ângulo de 60º (rosca métrica) ou 55º (rosca whitworth) entre flancos, é empregada nos parafusos de fixação (maior atrito), enquanto as demais servem aos parafusos de movimento. Diâmetro nominal é o diâmetro externo da parte roscada do parafuso; apenas as roscas whitworth para tubos têm, como diâmetro nominal, o diâmetro interno da parte roscada do tubo ( diâmetro da secção transversa livre do tubo).
Roscas UNC e UNF
UNC
Rosca grossa, é recomendada para uso geral em engenharia. Na tabela as dimensões com (*) indicam roscas “unified” (unificados) e “american standard” são representadas por UNC. As demais representam somente à “american standard” e representadas por NC. Exemplo: designação de uma rosca interna de ¼” de diâmetro nominal, 20 fios por polegada, “unified” e com qualidade 2.
UNF
Rosca fina, recomendada para uso geral em automóveis, aviões e outras aplicações onde a espessura da parede exija rosca fina. Na tabela as dimensões com (*) indicam roscas “unified” (unificados) e “american standard” são representadas por UNF. As demais representam somente à “american standard” e representadas por NF. Exemplo: designação de uma rosca externa de 5/16” de diâmetro nominal, 24 filetes por polegada, rosca fina “unified” e com qualidade 2.
Rosca métrica
A rosca métrica fina, num determinado comprimento, possui maiornúmero de filetes do que a rosca normal. Permite melhor fixação da rosca, evitando que se soltem do parafuso, em caso de vibração das máquinas. possuem 60 graus na distancias dos filetes.
4 – O que é soldagem e quais os tipos?
Um grande número de diferentes processos utilizados na fabricação e recuperação de peças, equipamentos e estruturas é abrangido pelo termo SOLDAGEM. Classicamente, a soldagem é considerada como um método de união, porém, muitos processos de soldagem ou variações destes são usados para a deposição de material sobre uma superfície, visando a recuperação de peças desgastadas ou para a formação de um revestimento com características especiais. Algumas definições de soldagem são:
 "Operação que visa obter a união de duas ou mais peças, assegurando, na junta soldada, a continuidade de propriedades físicas, químicas e metalúrgicas". 
 "Operação que visa obter a coalescência localizada produzida pelo aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a aplicação de pressão e de metal de adição." (Definição a adotada pela AWS - American Welding Society).
 “Processo de união de materiais baseado no estabelecimento, na região de contato entre os materiais sendo unidos, de forças de ligação química de natureza similar às atuantes no interior dos próprios materiais.”
O primeiro tipo de soldagem que veremos gira em torno do eletrodo revestido. Aqui o soldador realiza todo o cordão de solda de forma manual, utilizando-se do porta eletrodo para fixação do eletrodo em si.
O eletrodo, em conjunto com a garra negativa, e intermediados pela fonte de soldagem (máquina de solda inversora para eletrodo), formam o arco elétrico ao encostarem nos metais a serem unidos.
Esse tipo de solda é muito encontrado e utilizado em construções, tubulações, estruturas de aço carbono e na fabricação industrial para soldar ferro e aço em geral.
O segundo tipo de soldagem que vamos falar é do processo MIG/MAG. Esses processos se diferenciam pela forma de atuação do gás, que pode agir ou proteger+agir junto à poça de fusão.
Esse processo consiste na utilização de uma fonte de solda, de um consumível em forma de arame e de um gás protegendo o ar atmosférico da poça de fusão para a realização do cordão de solda.
A forma pela qual existe a transferência do metal arame pode ser de 04 formas: globular, curto-circuito, spray e spray pulsado.
O terceiro tipo de solda, processo de soldagem por arame tubular, é muito semelhante ao processo MIG/MAG, com a viabilidade de utilização do mesmo equipamento, porém a grande diferença é que gera escória.
As propriedades químicas e físicas do arame é que causaram a diferenciação e criação deste processo. É passível de semi-automatização, automatização e robotização.
O quarto tipo de solda é a solda TIG, regularmente utilizada em inox ou metais não ferrosos, consiste na abertura de arco elétrico entre um eletrodo de tungstênio e a peça a ser soldada.
Normalmente encontrado de forma manual, pode ser também semi-automatizado e robotizado. É um processo mais demorado que o eletrodo revestido, o MIG/MAG e o arame tubular.
No processo de soldagem TIG também há a presença do gás de proteção, que evita a contaminação da poça de fusão com o ar atmosférico.
Esse tipo de soldagem consiste no disparo de um raio de elétrons em altíssima velocidade nos materiais a serem soldados.
Aqui, ocorre a transformação da energia dos elétrons em chapas que derretem os materiais a serem soldados.
A utilização deste tipo de soldagem inclui em componentes aeroespaciais, de transmissão e lâminas de serra bimetálica.
Todo processo ocorre a vácuo e permite a união de metais diferentes com diferentes condutividades térmicas e pontos de fusão, situação difícil de obter com outros métodos de soldagem.
Esse tipo de soldagem foi amplamente substituído pelos métodos de soldagem que vimos anteriormente, mas ainda útil para fins específicos como a soldagem de tungstênio.
Este material é altamente resistente ao calor e, usando este tipo de solda há viabilidade de que não danifique o metal ao tempo que cria uma solda forte e coesa.
Este método foi inventado por Irving Langmuir na descoberta do hidrogênio atômico, e consiste em dois eletrodos metálicos de tungstênio em uma atmosfera de hidrogênio, causando a quebra do hidrogênio em moléculas combinados a uma explosão de calor que chegar a 3000 graus.
O último tipo de solda é a soldagem a plasma. Desenvolvida em 1954, consiste na utilização de corrente elétrica, junto a gases de proteção, a fim de permitir extrema precisão quando trata de soldar pequenas áreas.
A fusão dos metais ocorre por um arco constrito formado pelo eletrodo de tungstênio e a peça de trabalho, protegidos por gás normalmente argônio.
Diz-se arco constrito em razão do diâmetro do mesmo ser limitado por um bocal, aumentando o calor. Por essa razão, este método é adequado para aquecer temperaturas muito extremas do metal, o que resulta em soldas mais profundas e fortes.
Soldagem por Arco Submerso (SAW)
Este famoso processo de soldagem ocorre por meio de um arame consumível introduzido no fluxo (granulado, semelhante a uma areia). Ao abrir o arco elétrico o arame, o metal de base e o fluxo são envolvidos pelo arco e derretidos no procedimento para criar a poça de fusão. O arame e o metal de base se unem para criar a soldagem, enquanto o fluxo (granulado semelhante a uma areia grossa) se torna uma camada com o objetivo de proteger o cordão de solda. Por causa dessa camada, o arco elétrico é invísivel aos olhos, e os episódios de respingos, fumos ou faíscas são bastante reduzidos.
Soldagem por Oxigás
Este perigoso processo utiliza de gases explosivos e chama. Utiliza a chama e o calor gerador por ela por um maçarico para derretimento de metais. Não possui arco elétrico, não possui controle, como ocorre em qualquer tipo de soldagem por arco elétrico. Basica e simplesmente a poça de fusão ocorre com o derretimento de metais base a adição, solidificando-se com o resfriamento do cordão.
Não é um processo muito utilizado atualmente em razão de perigos como explosão e pelo fato de não existir controle como ocorre nos processos de soldagem a arco elétrico.
5 – Quais as Vantagens e desvantagens da soldagem com eletrodo revestido, da soldagem TIG e da MIG/MAG?
O processo pode ser definido como o método de soldagem por fusão, do qual utiliza o calor de um arco elétrico formado entre um eletrodo metálico consumível e a poça de fusão para realizar a união de materiais metálicos.
Trata-se de um procedimento que acontece através do arco elétrico com a utilização de gases de proteção, assim, uma fonte externa de gás é utilizada para proteger a poça de fusão contra qualquer tipo de contaminação externa tanto do arco quanto da poça.
6 – Elabore um resumo contendo informações de quando um componente deve ser soldado.
Rebitadas, parafusadas ou soldadas, têm como função a transmissão de cargas atuantes de uma parte da estrutura para a outra sem que o corram deformações, garantindo a segurança da instalação.
Dessa forma, a resistência mecânica que a junta precisa igual ou superior a resistência das peças. Nesse contexto, como definir qual tipo de união deverá ser utilizada em determinados materiais, sendo que eles podem ser unidos por meio de rebites, parafusos ou soldas. As juntas soldadas são mais leves e simples, sendo amplamente utilizados para unir materiais com geometrias complexas, permitindo a perfeita continuidade entre os elementos. Uma desvantagem da solda é que a união é irreversível, podendo resultar em falta de alinhamento e perda de qualidade, caso seja realizado de forma inadequada. 
7 – O que é fixação por interferência? Cite exemplos.
A fixação por interferência é a união por interferência mecânica de duas peças para formar um conjunto integral. Essa união é alcança através de dois métodos: método de aquecimento ou resfriamento.
A fixação com interferência geralmente é utilizada quando os elementos acoplados devem transmitir forças com o eixos e engranagens e na fixação de ferramentas de precisãoem seus respectivos cones em máquinas CNC.
8 – Na construção de máquinas, as molas helicoidais de arame de aço são as mais empregadas. Justifique essa afirmação.
As molas helicoidais são as mais usadas na engenharia mecânica, devido a seu baixo custo, fácil dimensionamento, montagem e versatilidade, já que é possível aplicar tanto forças de tração como compreensão sobre elas. Normalmente são feitas com arames de aços, podendo ter seções retangulares, circulares ou quadradas, além de formatos cilíndrico, cônico ou bicônico. Essas molas também podem ser utilizadas na obtenção de movimentos angulares ou como acoplamentos de eixos.
9 – O que é têmpera e quais as suas etapas?
Têmpera é um processo de tratamento térmico de aços para aumentar a dureza e a resistência dos mesmos. A têmpera tem duas etapas: aquecimento e esfriamento rápido. O aquecimento tem como objetivo obter a organização dos cristais do metal, numa fase chamada austenitização. O esfriamento brusco visa obter a estrutura martensita.
Na têmpera o aquecimento é superior à temperatura crítica, que é de 727ºC. O objetivo é conduzir o aço a uma fase, na qual se obtém o melhor arranjo possível dos cristais do aço, para obter a futura dureza. Após dessa fase o aço pode ser submetido a outras fases, dependendo das necessidades. A temperatura nessa fase é temperatura de austenização. Cada aço tem sua composição, a temperatura de varia de aço para aço.
A têmpera é obtida em temperaturas diferentes, o que depende da composição do aço da peça e dos seus objetivos. Portanto, a têmpera de uma dada peça leva em consideração muitos fatores.
O próprio tempo de exposição da peça na temperatura de austenização é considerado quando se faz a sua têmpera. Cada aço tem uma temperatura de austenização, e que é aquela que proporciona o máximo de dureza. Essa temperatura é obtida dentro de fornos, os quais podem ser por chama ou por indução elétrica. Dependendo das exigências do cliente, a austenização, e conseqüentemente a têmpera, vai ocorrer apenas na superfície da peça ou em toda ela.
A segunda etapa da têmpera é o resfriamento, o qual deve ser brusco, em óleo ou água. A rapidez do resfriamento é importante para impedir que o aço mude para fase diferente daquela que se obteve na temperatura de austenização (obter estrutura martensítica). Quase sempre, após a têmpera, a peça é submetida ao revenimento.
10 - Identifique como funcionam os acoplamentos, freios e volantes.
O acoplamento consiste em um conjunto mecânico constituído de elementos de máquina, utilizado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou eixo-árvores. É empregado quando se deseja transmitir um momento de rotação (movimento de rotação e forças) de um eixo motor a outro elemento de máquina situado coaxialmente a ele. As principais funções dos acoplamentos são unir dois eixos; compensar desalinhamentos; absorver choques e vibrações; transmitir torque; atuar como fusível.
Os acoplamentos que operam por atrito são chamados de embreagens ou freios. As embreagens se dividem, basicamente, em embreagens a disco e embreagens cônicas. Já os freios se dividem em freios a tambor e freios a disco, com diversas construções derivadas. Quando as funções de embreagem e de freio são necessárias em um sistema, elas costumam ser organizadas em uma mesma unidade (a unidade de freio e embreagem). Quando a embreagem é acionada, o freio é desativado e vice-versa (MOTT, 2015)
· Embreagem ou freio a disco: cada superfície de atrito tem o formato de um ânulo em um disco plano. Um ou mais discos de atrito se movem axialmente, de modo a fazer contato com um disco conjugado, normalmente feito de aço, ao qual o torque de atrito é transmitido. � 
· Freio a disco com caliper: um rotor em formato de disco é acoplado à máquina a ser controlada. Pastilhas de atrito cobrindo apenas uma pequena porção do disco são contidas em uma montagem fixa chamada caliper, e são forçadas contra o disco por pressão de ar ou hidráulica. �
· Embreagem ou freio de cone: a embreagem e o freio de cone são semelhantes à embreagem e ao freio a disco, exceto pelo fato de que as superfícies estão em uma porção de um cone, e não em um disco plano. � 
· Freio de cinta: usado somente como freio, o material de atrito fica sobre uma cinta flexível que praticamente envolve um tambor cilíndrico anexado à máquina controlada. Quando a frenagem é desejada, a cinta é apertada no tambor, exercendo uma força tangencial para interromper a carga. �
· Freio de bloco ou sapata: pastilhas curvadas e rígidas voltadas para o material de atrito são forçadas contra a superfície de um tambor, do lado externo ou interno, exercendo uma força tangencial a fim de interromper a carga.
Os volantes são massas girantes instaladas em sistemas girantes de elementos de máquinas para agirem como um reservatório de energia cinética. Geralmente, a função de um volante é controlar as flutuações de velocidade angular e do torque, que afetam a fonte de potência, a carga ou ambos. Com a utilização de volantes, podemos obter uma ou mais das vantagens potenciais que seguem: � amplitude reduzida da flutuação de velocidade; � pico de torque motriz necessário reduzido; � tensões reduzidas nos eixos, acoplamentos e, possivelmente, em outros componentes do sistema; � energia automaticamente armazenada e retirada conforme a necessidade durante o ciclo.
Atividade de Pesquisa 02: Elementos de Máquinas