UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS PONTA GROSSA USINAGEM COM GEOMETRIA DEFINIDA

Transcrição

1 USINAGEM COM GEOMETRIA DEFINIDA Professor: Me. Eng. PAULO ROBERTO CAMPOS ALCOVER JUNIOR Curso de Tecnologia em Fabricação Mecânica 5 Período MT531

2 de Fabricação; ; ;. 2

3 O que é Manufatura? É o processo de produção de bens de forma a satisfazer as necessidades humanas; É a aplicação de processos físicos e químicos para alterar algumas propriedades do material para a produção de partes ou produtos para o consumo. 3

4 Visão Holística da Manufatura: pessoas ideias projeto Manufatura + Projeto energia materiais energia MP investimento especificação manufatura produtos cheiro e ruído resíduos ambiente ao redor lixo capital combustível distribuição produtos fronteira do sistema mercado 4

5 Subsistema de Projeto: pessoas fronteira do sistema ideias forma? mercado capital processo? material? suprimento de material especificação capital 5

6 Ciclo de Utilização dos Materiais: 6

7 Ciclo de Vida do Produto: 7

8 Como Fabricar? 1. Removendo material...? 2. Redistribuindo material...? 3. Unindo partes...? 8

9 Removendo Material: Bloco de dimensões maiores que a peça final Retirar material excedente até se chegar na geometria e dimensões finais 9

10 Redistribuindo Material: Material com VOLUME parecido com o da peça final Moldar o material até se chegar na geometria e dimensões finais 10

11 Unindo Partes: Mais de uma parte onde cada uma delas possui volume menor que a peça final Faz-se a união das partes para se chegar na geometria e dimensões finais 11

12 Classificação: metalúrgicos mecânicos 12

13 Processos de Conformação: É o processo de transformação dos materiais (metálicos), através da ação de tensões mecânicas sem que haja remoção de material; A modificação ocorre na forma, na dimensão e nas propriedades físicas dos materiais. O processo de conformação produz peças melhorando suas propriedades mecânicas como: Resistência à Tração; Dureza; Tenacidade. 13

14 Processos de Conformação: Classificação: Em função da temperatura e do material utilizado a conformação mecânica pode ser classificada como: Trabalho a Frio; Trabalho a Quente; Características das peças obtidas serão função: Da matéria prima utilizada como: Composição Química; Estrutura Metalúrgica (natureza, tamanho, forma); Das condições impostas pelo processo tais como: O Tipo e Grau de Deformação; A Velocidade de Deformação; A Temperatura em que o Material é Deformado. 14

15 Processos de Conformação: Principais Processos: Forjamento: Trefilação: Laminação: Extrusão: 15

16 Processos de Conformação: Conformação de Chapas: Embutimento: Corte: Estiramento: Dobra: 16

17 Processos de Conformação: Forjamento: Processo de transformação de metais por prensagem ou martelamento; Laminação: Processo de deformação plástica no qual o metal tem sua forma alterada ao passar entre rolos e rotação. É o de maior uso em função de sua alta produtividade e precisão dimensional. Pode ser a quente ou a frio; Extrusão: Processo no qual um bloco de metal tem reduzida sua seção transversal pela aplicação de pressões elevadas, forçando-o a escoar através do orifício de uma matriz; Trefilação: Processo que consiste em puxar o metal através de uma matriz, por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída dessa mesma matriz. 17

18 Processos de Conformação: Produtos: Atualmente cerca de 80% dos produtos manufaturados sofrem uma ou mais operações de conformação para a obtenção de peças com formas úteis, tais como tubos, barras, chapas finas além de peças com seu formato final; 18

19 Processos de Soldagem: A soldagem está intimamente ligada às mais importantes atividades industriais que existem no mundo moderno: Construção naval, ferroviária, aeronáutica e automobilística, caldeiraria, construção civil metálica, indústria metalúrgica, mecânica e elétrica; Soldagem é o processo de união de materiais usado para obter a coalescência (união) localizada de metais e não metais, produzida por aquecimento até uma temperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adição (American Welding Society- AWS); Podemos unir dois materiais parafusando, rebitando e colando; Porém, a grande vantagem da soldagem é a possibilidade de obter uma união em que os materiais têm uma continuidade não só na aparência externa, mas também nas suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à sua estrutura interna. 19

20 Processos de Soldagem: Evolução dos Processos: 20

21 Processos de Soldagem: Classificação dos Processos: Soldagem por fusão: Processo no qual as partes são fundidas por meio de energia elétrica ou química, sem aplicação de pressão; Soldagem por pressão: Processo no qual as partes são coalecidas e pressionadas uma contra a outra; Brasagem: Processo no qual as partes são unidas por meio de uma liga metálica de baixo ponto de fusão. Neste método, não há fusão do metal de base. 21

22 Processos de Soldagem: Classificação dos Processos: Soldagem por fusão Soldagem a arco elétrico 22

23 Processos de Soldagem: Classificação dos Processos: 23

24 Processos de Soldagem: Eletrodo Revestido (SMAW): 24

25 Processos de Fundição: Peças fundidas são obtidas deixando-se solidificar um metal líquido vazado em um molde cuja forma corresponde ao negativo da peça a ser obtida; Permite obter, de modo econômico, peças de geometria complexa (liberdade de forma); A Fundição é realizada em metais cujo ponto de fusão não é demasiadamente elevado e o mesmo possua boa fluidez; Ferro Fundido, Alumínio, Cobre, Zinco, Magnésio e suas respectivas ligas. 25

26 Processos de Fundição: Potencialidades: 1. Vantagem econômica Caminho mais curto entre matéria-prima e peça acabada 2. Flexibilidade quanto à dimensões e peso De algumas gramas até toneladas 3. Moldagem de formas complexas Liberdade de formas (líquido se molda com facilidade) 4. Economia de peso Pode-se moldar uma peça com a espessura final desejada 5. Produção em série Fácil automação 6. Economia de usinagem Bom acabamento superficial e boas tolerâncias dimensionais 26

27 Processos de Fundição: Possíveis Rotas: 27

28 Processos de Fundição: Etapas Genéricas: 1. Fabricação dos modelos 2. Fabricação dos moldes 3. Fabricação dos machos (macharia) 4. Obtenção do metal líquido (fusão) 5. Enchimento do molde com metal líquido (vazamento) 6. Retirada da peça do molde (desmoldagem) 7. Corte de canais e rebarbas (rebarbação e limpeza) 8. Inspeção 9. Tratamentos Térmicos 28

29 Processos de Fundição: Matéria-prima modelo Fabricação do Modelo Metais e aditivos Forno de Fusão Metal líquido Inspeção Rebarbação e limpeza Desmoldagem Montagem do Molde Vazamento Resfriamento Fabricação do molde Fabricação do machos Areia reaproveitada Areia e aditivos Areia e aditivos 29

30 Processos de Fundição: Principais Processos de Fundição: 1. Fundição em areia 2. Fundição em casca (shell molding) 3. Fundição em cera perdida 4. Fundição em moldes permanentes 5. Fundição em molde cheio 6. Fundição centrífuga 7. Fundição e forjamento 8. Fundição a vácuo 9. Fundição melt-spinning 10. Fundição contínua Principal diferença entre eles é em como os moldes são obtidos 30

31 Processos de Sinterização (Metalurgia do Pó): Transformação de pó de metais em peças pela aplicação de pressão e calor (sem fusão do metal base); Etapas do processo: - obtenção dos pós metálicos - mistura de pós (possivelmente de diferentes metais ou materiais) - compressão da mistura em matrizes (chamada compactação) - aquecimento para produzir ligação entre partículas (chamada sinterização) Possibilidade de obtenção de peças de metais de alta dureza como o tungstênio e combinação de materiais metálicos com não metálicos; Fabricação de ferramentas de usinagem, mancais porosos autolubrificantes, filtros metálicos, disco de fricção (à base de cobre ou ferro misturado com substâncias de alto coeficiente de atrito), escovas de corrente elétrica (motores elétricos). 31

32 Processos de Sinterização (Metalurgia do Pó): Limitações -alto custo das matrizes e prensas, viabilidade técnica e econômica apenas para peças relativamente pequenas (até 15Kg) ; - furos laterais, roscas e reentrâncias só podem ser obtidos por usinagem posterior ; -paredes mínimas de 0,7mm e impossibilidade de variações abruptas de espessura de parede e cantos vivos; - limite máximo entre altura e largura da peça: 3 para 1 (baixas densidades no centro); Obtenção dos pós: Moagem: Realizada em moinho de bola (esferas de metal de alta dureza) 32

33 Processos de Sinterização (Metalurgia do Pó): Mistura dos pós: Mistura pós de diferentes metais constituintes da peça a ser formada de maneira uniforme. Utilização de moinhos de bola, misturadores de pás e outros; Compactação dos pós: Formação da geometria da peça em matrizes. Resulta no compactado verde; 33

34 Processos de Sinterização (Metalurgia do Pó): Sinterização: Aquecimento de peças já compactadas a temperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base; Sinterização sólida: nenhum dos metais é fundido; Sinterização líquida: metal secundário é fundido no aquecimento; A sinterização é realizada em fornos contínuos com atmosfera protetora composta de hidrogênio ou amônia dissociada (75% hidrogênio, 25% nitrogênio) ou outras; Na sinterização ocorre recristalização, crescimento de grãos e, principalmente, a união de contornos de grãos de partículas metálicas 34 vizinhas.

35 Processos de Sinterização (Metalurgia do Pó): 35

36 Processos de Sinterização (Metalurgia do Pó): 36

37 : Convencional Torneamento Fresamento Furação Retificação Mandrilamento Brunimento Serramento Roscamento Aplainamento Não Convencional Jato D água Jato Abrasivo Fluxo Abrasivo Ultrasom Eletroquímica Eletroerosão Laser Plasma Feixe de Elétrons Alargamento Química 37

38 Classificação: Quanto ao Processo de Remoção de Material; Convencional; Não Convencional; Quanto à Geometria da Ferramenta de Corte; Geometria Definida (arestas cortantes com formato e tamanho conhecidos), torneamento, fresamento, furação, etc...; Geometria Não-definida (partículas abrasivas com formatos aleatórios), retificação, brunimento, lapidação, etc...; Quanto à Finalidade de Operação de Corte; Desbaste; Acabamento. 38

39 Descrição dos Principais : Torneamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes (DE SOUZA, 2011); A peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com a referência do eixo, o torneamento pode ser cilíndrico ou curvilíneo (DE SOUZA, 2011); 39

40 Descrição dos Principais : Furação: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com auxílio de uma ferramenta geralmente multicorte (DE SOUZA, 2011); A ferramenta ou peça giram e simultaneamente a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina. A furação subdivide-se nas operações (DE SOUZA, 2011); 40

41 Descrição dos Principais : Mandrilamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas de barra (DE SOUZA, 2011); A ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se deslocam simultaneamente segundo uma trajetória determinada. O mandrilamento pode ser cilíndrico, radial, cônico ou de superfícies especiais (DE SOUZA, 2011); 41

42 Descrição dos Principais : Fresamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com o auxílio de ferramentas geralmente multicortes (DE SOUZA, 2011); A ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se deslocam simultaneamente segundo uma trajetória qualquer. Distinguem-se dois tipos básicos de fresamento: tangencial e frontal, podendo ocorrer simultaneamente (DE SOUZA, 2011); 42

43 Descrição dos Principais : Roscamento: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de filetes, por meio de um ou de vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução (DE SOUZA, 2011); A peça ou a ferramenta gira e uma delas se desloca simultaneamente segundo uma trajetória retilínea paralela ou inclinada ao eixo de rotação. O roscamento pode ser interno ou externo(de SOUZA, 2011); 43

44 Descrição dos Principais : Retificação: Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies com o auxílio de ferramenta abrasiva de revolução (DE SOUZA, 2011); A ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se desloca segundo uma trajetória determinada, podendo a peça girar ou não. A retificação pode ser tangencial ou frontal (DE SOUZA, 2011); 44

45 Relevância Socio-Econômica: Cenário do Mundo Atual: 45

46 Relevância Socio-Econômica: Produtos industrializados usinagem etapas de produção *Reutilização de materiais 46

47 Relevância Socio-Econômica: 80% dos furos são realizados por usinagem; 100% dos processos de melhoria da qualidade superficial são feitos por usinagem; 70% das engrenagem para transmissão de potência; 90% dos componentes da industria aeroespacial. 47

48 Trabalho para 24/08/18: Demonstre com detalhes um processo de fabricação qualquer, apresentando as variáveis do processo, as cargas e temperaturas envolvidas, qual o produto obtido ao término deste, quais as vantagens e limitações do processo em questão, entre outros; *Trabalho individual, manuscrito, máximo de 2 páginas. 48

49 STEMMER, C. E. Ferramentas de corte I. 5. ed. Florianópolis: UFSC STEMMER, C. E., Ferramentas de corte II: brocas, alargadores, ferramentas de roscar, fresas, brochas, rebolos, abrasivos. 2. ed. Florianópolis: Ed. da UFSC FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. São Paulo: Edgard Blücher, DINIZ, A. E., MARCONDES, F.C., COPPINI, N. L., Tecnologia da Usinagem dos Metais. 3 ed.,, São Paulo: Artliber SANDVIK DO BRASIL Divisão Coromant. Manual técnico de usinagem: torneamento, fresamento, furação, madrilhamento, sistemas de fixação. São Paulo: [s.n.] 49