Baixe Processos de Fabricação e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia de Minas, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA APLICADA Celso Henrique Henrique Gonçalves Leonardo Fontana Belo Horizonte 25/11/2009 1) Definir processos de fabricação por usinagem. Os processos de fabricação por usinagem são bastante flexíveis em termos de formatos e dimensões das peças. O custo e o tempo necessários podem variar bastante.A seleção dos processos é feita com base na análise da capacidade do processo de executar o formato da peça com a exatidão e acabamento superficial requeridos. Inicialmente selecionam-se os grupos de processos compatíveis com a forma da superfície a ser usinada (classificada em assimétrica ou prismática) e com as possíveis características como furos, roscas e cavidades. Grupos de acordo com o formato Assimétrico Prismático Características Adicionais Torneamento fresamento furação Retificação retificação alargamento brunimento brunimento mandrilamento Lapidação lapidação fresamento Polimento polimento retificação,roscamento Limites dos processos de usinagem B) Furação Processo mecânico destinado à obtenção de um furo, geralmente cilíndrico, com auxílio de uma ferramenta multicortante. Junto com fresamento e torneamento, é a operação de usinagem mais utilizada na indústria. Diferente do torneamento, a rotação ocorre no eixo da ferramenta, com avanço perpendicular à superfície a ser furada. Operação de desbaste (provém fraco acabamento superficial), o processo de furação é usado em conjunto com grande parte dos processos de fabricação a fim de prover elementos de fixação, muitas vezes de importância secundária, ou pré-furos para acabam,então através de outros processos (alargamento, brochamento). Existem diversas operações de furação. Algumas das mais comuns estão representadas na Figura abaixo: C) Aplainamento O processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical. Quanto à finalidade, as operações de aplainamento podem ser classificadas ainda em aplainamento de desbaste e aplainamento de acabamento. As ferramentas de aplainar são geralmente fabricadas em aço rápido, muitas vezes os gumes são constituídos de metal duro. Existem dois tipos de básicos conforme a função que a erramenta vai desempenhar. Plaina Limadora (ROSSI, 1981) D) Brochamento O processo consiste em uma remoção progressiva do material pela ação de uma ferramenta de corte de múltiplos dentes, denominada brocha. A brocha contém estes múltiplos dentes dispostos em série e de alturas crescentes, que definem de antemão a penetração de avanço por dente e proporcionam uma transformação de perfil gradativa. Questão 3) Definir Usinagem por Abrasão a. Definir retificação. A retificação é um processo de usinagem por abrasão que utiliza ferramentas de múltiplas arestas a fim de melhorar o acabamento superficial da peça, eliminando irregularidades, fissuras, poros, óxidos e corpos estranhos. Para executar este processo, utilizam-se principalmente rebolos em forma de disco, compostos por abrasivos e elementos aglomerantes. Devido ao fato de possuir inúmeras arestas de corte, quando o rebolo em rotação entra em contato com a peça, retira cavacos bem pequenos. Com isso, a retificação é um processo que consegue obter na peça excelente precisão e, conseqüentemente, é um processo de acabamento de superfícies que já sofreram operações de usinagem anteriores. É também considerado um processo de corte por abrasão, na qual as partículas abrasivas atuam como ferramenta de corte. As retificadoras são altamente especializadas em retificar e polir peças e componentes cilíndricos ou planos. Partes de uma Retifica. Questão 4)Definir processos de fabricação por conformação mecânica Os processos de conformação mecânica são processos de fabricação que empregam a deformação plástica de um corpo metálico, mantendo sua massa e integridade. Alguns exemplos destes rocessos são apresentados na figura abaixo mostra a representação esquemática de alguns processos de conformação mecânica. chapas, fabricam-se peças de aço baixo carbono, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e de diferentes ligas não ferrosas. Devido às suas características este processo de fabricação é apropriado, preferencialmente, para as grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, tais como: Alta produção; Reduzido custo por peça; Acabamento bom, não necessitando processamento posterior; Maior resistência das peças devido à conformação, que causa o encruamento no material Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a facilidade para a detecção de desvios. Como principal desvantagem deste processo, podemos destacar o alto custo do ferramental, que só pode ser amortizado se a quantidade de peças a produzir for elevada. Questão ) Definir processos de fabricação por fundição. Transformação dos metais e suas ligas em peças de uso industrial tendo como ponto de partida o metal líquido ou fundido → derramamento do metal no interior de uma cavidade ou forma, chamada molde. Molde → pode corresponder à forma final da peça desejada ou pode sofrer posteriores tratamentos de conformação no estado sólido até chegarmos às dimensões desejadas. Cavidade no molde → “negativo” da peça. PROCESSOS DE FUNDIÇÃO  Fundição por gravidade  Fundição sob pressão  Fundição por centrifugação  Fundição de precisão  Etapas dos processos de fundição: • Projeto da peça • Projeto do modelo • Confecção do modelo (modelagem ou modelação) • Confecção do molde (moldagem) • Fusão do metal • Vazamento no molde • Limpeza e rebarbação • Controle de qualidade Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de automação, produtividade, precisão dimensional, acabamento superficial), entretanto destaca-se a influência do tipo de molde nas propriedades físicas do material resultante. A taxa de extração de calor através do molde determina o tamanho final de grão e, portanto, a característica de resistência mecânica da peça. Por este motivo os processos de fundição são muitas vezes classificados de acordo com o tipo de molde utilizado. Os processos típicos podem ser classificados em quatro grupos básicos: a) Areia Verde (molde é descartável) b) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido). c) Injeção (molde é metálico, o metal líquido entra sob pressão) d) Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis) O tipo de processo a ser usado deve ser escolhido adequadamente. Os mais importantes fatores a considerar são: Quantidade de peças a produzir, projeto da fundição, tolerâncias requeridas, grau de complexidade, especificação do metal, acabamento superficial desejado, custo do ferramental, comparativo econômico entre usinagem e fundição, limites financeiros do custo de capital, requisitos de entrega. A comparação entre os processos pode ser vista no quadro a seguir: Questão 7) Considere um parafuso M14x2,0. Quais processos de fabricação podem ser usados na produção deste parafuso? O processo de forjamento a frio empregado na fabricação de parafusos envolve, de maneira geral, as seguintes etapas: • Corte por cisalhamento; • Posicionamento do material na ferramenta (conjuntos matriz-prensa-extratores de material) • Forjamento a frio da cabeça; • Laminação da rosca. Seqüência de passes de recalque para obtenção de parafuso sextavado de rosca métrica. Da esquerda para a direita: etapa 1 (tarugo), etapa 2 (recalque da cabeça), etapa 3 (recalque da cabeça) e etapa 4 (corte). Partindo-se de um tarugo, são realizadas duas etapas seguidas (2 e 3 na Figura acima) nas quais ocorre a deformação do material, visando atingir o formato mais adequado à formação do sextavado, última etapa do forjamento, que é feita através do corte de material. Durante a realização das segunda e terceira etapas, e mesmo na etapa de corte, podem surgir defeitos nos produtos que inviabilizam sua utilização posterior. Os defeitos mais comuns são as trincas e marcas de ferramentas.(1) Os tipos mais comuns de trincas são as trincas , que são trincas de tração formadas na expansão livre do material, e as trincas de atrito (trincas ) formadas por lubrificação ineficiente. As marcas de ferramenta ocorrem quando o material é comprimido contra a borda do punção, imprimindo-lhe uma marca. Para o uso em serviço, há fabricantes de fixadores mecânicos que adotam especificações de profundidade máxima de defeitos toleráveis por faixa de bitola da matéria prima inicial em função das diferentes aplicações a que destinam seus produtos. Questão8) Considere o metal duro (widia) usado em brocas de perfuratrizes. Qual processo de fabricação é usado na produção de metal duro (Widia)? Metal duro é o nome dado a uma liga de carboneto de tungstênio, produzido por metalurgia do pó. O produto é obtido pela prensagem e sinterização de uma mistura de pós de carboneto e outros materias de menor ponto de fusão, chamados aglomerantes (cobalto, cromo, níquel ou uma combinação deles). Após a prensagem, o composto já tem consistência suficiente para ser usinado na forma desejada, ou bem próximo dela. Ocorre a seguir o processo de sinterização, aquecimento a uma temperatura suficiente para fundir o aglomerante, que preenche os vazios entre os grãos dos carbonetos. O resultado é um material de dureza elevada, entre 75 e 90 HRa, dependendo do teor de aglomerante e do tamanho de grão do carboneto. A maiores durezas são conseguidas com baixos teores de aglomerante e tamanho de grão reduzido. Por outro lado maior tenacidade é obtida aumentando o teor de aglomerante e/ou aumentando o tamanho de grão. As ferramentas de corte, onde a propriedade desejada é elevada dureza, tem teores baixos de aglomerante, menos de 5%. Já em discos de laminação, onde a resistência ao impacto passa a ser vital, é necessário perder um pouco da dureza para conseguir um mínimo de tenacidade. Nesse caso, dependendo da aplicação, o teor de aglomerante pode chegar a 30 ou 35%. A furação profunda usa metal duro na sua composição e é um dos mais complicados e difíceis processos de usinagem, pois para além de trabalhar a uma certa profundidade ainda tem de partir e retirar o cavaco que está a ser produzido pela furação, devido a evitar entupimentos, aquecimentos em demasia e para não danificar as paredes do furo bem como a ferramenta que está a ser utilizada na furação. Tem também de fazer chegar à zona de corte o liquido refrigerante bem como fazê-lo sair juntamente com o cavaco. Devem-se usar processos específicos de modo a garantir que a furação é realizada, obtendo-se o resultado esperado. Para isso acontecer usam-se vários tipos de brocas como as que vão aqui ser representadas. Este tipo de usinagem é hoje usada em tudo o que é industria de metal, sendo que com a evolução passou cada vez mais a ter fatores limitantes da sua atuação. Principais processos de furação profunda -Broca de canal reto. -Broca de canhão ou gume único. -Broca BTA. -Broca ejetora Broca de canal reto Esta broca caracteriza-se pela elevada resistência a torção. Geralmente são utilizadas para furação profunda em ferro fundido do tipo GG e GGG e para ligas de alumínio do tipo AISi, sendo a sua atuação limitada a quinze vezes o diâmetro do furo.