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1 Grupo Caet - Divisão de Conteúdos Introdução à Fabricação Por Delmonte Friedrich, Msc. Eng. Todos os direitos reservados. É proibido reproduzir total ou parcialmente esta publicação sem prévia autorização do autor. Entre em contato conosco pelo conteúdo@caet.com.br 1.1 Breve Comentário 1.2 Conhecimentos Gerais 1.3 Os Metais 1.1 Breve Comentário Fabricar é transformar as matérias-primas existentes na natureza em bens que venham a melhorar a qualidade de vida do ser humano. A escolha do processo de fabricação é realizada considerando as características de trabalho das peças, seu material, forma e dimensões, o número de unidades a

2 produzir, a taxa de produção, etc. Existe sempre uma interação material da peça/processo de fabricação que define as limitações de um determinado processo. 1.2 Conhecimentos Gerais As transições de um grande período histórico para o seguinte são sempre graduais, e assim foi a transição da Idade da Pedra para a Idade dos Metais. O cobre era utilizado no Oriente Médio já no quinto milênio antes de Cristo, e talvez também no Egito. O bronze apareceu no Oriente no quarto milênio, e pouco mais tarde no Egeu, mas não surgiu no mediterrâneo ocidental antes do terceiro milênio a.c. O uso do cobre, depois do bronze, em seguida do ferro, vai-se definindo pouco a pouco na evolução destas culturas, sem introduzir uma brusca modificação. Os Andes Centrais foram o berço de outro grupo de civilizações. Mesmo sem contato direto com a América Central, o desenvolvimento era semelhante. A principal diferença tecnológica era que os povos andinos descobriram como trabalhar ouro, prata e cobre, que usavam em utensílios e jóias. Provavelmente, o cobre foi descoberto por acaso, quando alguma fogueira de acampamento foi feita sobre pedras que continham minério cúprico. Mas o cobre puro é por demais mole para fazer instrumentos e armas úteis. Do 4º ao 3º milênio, as técnicas de fusão e modelagem vão se sofisticando quando surge a primeira liga, o cobre arsênico, composto tão venenoso que logo terá que ser substituído. O passo

3 seguinte foi a descoberta de que a adição ao cobre de apenas pequena proporção de estanho formava uma liga muito mais dura e muito mais útil do que o cobre puro. Assim, apenas cerca de anos após a descoberta do cobre e do bronze, o ferro também passou a ser usado. Esse novo metal já era conhecido no segundo milênio antes de Cristo, mas por longo tempo permaneceu raro e dispendioso e seu uso só foi amplamente estabelecido na Europa por volta de 500 a.c. Todo o ferro primitivo seria hoje em dia classificado como ferro forjado. O método de obtê-lo consistia em abrir um buraco em uma encosta, forrá-lo com pedras, enchê-lo com minério de ferro e madeira ou carvão vegetal e atear fogo ao combustível. Uma vez queimado todo o combustível, era encontrada uma massa porosa, pedregosa e brilhante entre as cinzas. Essa massa era colhida e batida a martelo, o que tornava o ferro compacto e expulsava as impurezas em uma chuva de fagulhas. O tarugo acabado, chamado 'lupa', tinha aproximadamente o tamanho de uma batata doce das grandes. Entre os outros aperfeiçoamentos estava o acréscimo de um fundente, como a pedra calcária, à mistura de minério e carvão, para absorver as impurezas do minério. O ferro e o aço eram, nos tempos mais antigos, considerados inteiramente à parte como substâncias diversas. Mas, assim como o alquimista medieval tentou transformar os metais básicos em ouro, assim também o trabalhador do ferro fez a tentativa - com êxito algo maior - de transformar o ferro em aço. Mas praticava ele apenas uma forma bem sucedida de alquimia. Transformava uma substância em outra por métodos mais mágicos do que científicos. O seguinte trecho de um tratado medieval que descreve a

4 manufatura de uma lima de aço denota o ambiente de magia que cercava o que na realidade constituía um processo metalúrgico simplíssimo. O alto-forno a carvão mineral apareceu por volta de O primeiro laminador remonta aproximadamente ao ano Entretanto, o grande impulso ao desenvolvimento da siderurgia ocorreu com o advento da tração a vapor e o surgimento das ferrovias, a primeira das quais inaugurada em Entre as descobertas científicas, que gradativamente iam melhorando o processo de produção industrial, merece destaque a "utilização do carvão de pedra para redução do minério de ferro, que resultou na localização dos complexos siderúrgicos - independente da localização das florestas fornecedoras do carvão de lenha - e que veio determinar, por privilégios geológicos, o pioneirismo de uma nação na siderurgia. A Grã-Bretanha foi, realmente, a maior beneficiária dessa conquista científica, em razão de possuir, em territórios economicamente próximos, jazidas de minério de ferro e de carvão de pedra. A expansão da Revolução Industrial modificou totalmente a metalurgia e o mundo: o uso de máquinas a vapor para injeção de ar no alto-forno, laminares, tornos mecânicos e o aumento de produção transformaram o ferro e o aço no mais importante material de construção. Em 1779, construiu-se a primeira ponte de ferro, em Coalbrookdale, Inglaterra; em 1787, o primeiro barco de chapas de ferro e muitas outras inovações. Nenhum dos novos usos do ferro, no entanto, contribuiu de maneira mais decisiva para o desenvolvimento da indústria siderúrgica, do que as ferrovias.

5 Tendo, pois, praticamente concluída sua rede ferroviária, a Grã-Bretanha passou a construir cada vez menos, enquanto crescia a construção de ferrovias na Europa, e nos demais continentes, com destaque para os Estados Unidos que, na década de 1870, construiu milhas de estradas de ferro, o que representava tanto quanto havia sido construído, na mesma época, no resto do mundo. Na realidade, a Grã- Bretanha já não estava mais sozinha na exploração do mercado mundial. A matéria-prima sempre foi importada e rara. Assim, os engenhos de açúcar tinham na madeira seu principal material de construção, e metais só entravam nas operações absolutamente imprescindíveis, como os tachos de cobre para o cozimento do melaço, machados, enxadas e foices de ferro. Em 1940, constitui-se a CSN com o objetivo de construir-se uma grande usina moderna integrada. O país importava praticamente todo o aço de que necessitava, tanto que as instalações industriais da própria CSN foram construídas com estruturas fornecidas por empresas estrangeiras. Não é de estranhar que a falta de tradição no uso das estruturas metálicas tenha levado a CSN, em 1950, a encontrar dificuldades na comercialização dos produtos de sua linha de perfis pesados. A entrada em operação, nos anos sessenta, da Cosipa - Companhia Siderúrgica Paulista - e da Usiminas - Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais - favoreceu uma notável expansão da oferta de produtos laminados planos no mercado. 1.3 Os Metais

6 Existem diversos materiais de Engenharia tais como materiais poliméricos, materiais cerâmicos, fibras orgânicas e sintéticas, madeiras, metais, dentre outros. Porém, neste documento serão enfatizados os processos de conformação dos metais. A obtenção dos metais se inicia geralmente com a extração do respectivo minério de jazidas naturais. O minério é então submetido a um processo de beneficiamento a fim de eliminar ou diminuir a ganga (material associado ao minério e de baixo valor econômico) e facilitar a posterior extração do metal. Essa extração é realizada através de processos químicos (pirô; hidro ou eletrometalúrgicos) que fornecem o metal em forma mais ou menos pura. Após essa extração ocorrem operações de refino com a finalidade de purificar o metal ou obter o teor adequado de elementos de liga. O metal obtido diretamente pelas operações de extração e refino vem geralmente em forma líquida, sólida bruta ou pulverulenta. Então, mediante os processos de fabricação (fundição, metalurgia do pó, conformação mecânica, usinagem, soldagem) esses materiais em bruto são convertidos em formas que possibilitem aplicá-los como componentes. Observa-se que foram citados os processos de fabricação fundição, metalurgia do pó, conformação mecânica, usinagem, soldagem. Esses processos juntos formam os cinco grandes grupos de fabricação, sendo que cada um dos mesmos pode ser tratado como um universo dentro da tecnologia de fabricação. Por isso, abordá-los não é tarefa que se possa realizar de forma sucinta. Sendo assim, no presente momento dá-se ênfase ao processo de conformação mecânica.