RELATÓRIO DE ESTÁGIO 1/3 Período: de 05/08/2009 a 04/02/2010 WHIRLPOOL S/A UNIDADE COMPRESSORES

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Mecânica Coordenadoria de Estágio do Curso de Engenharia Mecânica CEP Florianópolis - SC - BRASIL estagio@emc.ufsc.br RELATÓRIO DE ESTÁGIO 1/3 Período: de 05/08/2009 a 04/02/2010 WHIRLPOOL S/A UNIDADE COMPRESSORES Aluno: Marcelo Ota Supervisor: Antônio Tadeu Cristofolini Orientador: Aloisio Nelmo Klein Joinville, Janeiro de 2010

2 ÍNDICE: 1. APRESENTAÇÃO DA EMPRESA: 3 2. APRESENTAÇÃO DA ÁREA DE ATUAÇÃO: 5 3. ATIVIDADES REALIZADAS NO ESTÁGIO INTRODUÇÃO: PROPOSTA DE TRABALHO: CRONOGRAMA: ATIVIDADES DESENVOLVIDAS DURANTE O PRIMEIRO PERÍODO DE ESTÁGIO: INTRODUÇÃO: PROCEDIMENTOS E RESULTADOS: ANÁLISE MICROESTRUTURAL: DUREZA: ANÁLISE QUÍMICA VIA EDS (MEV) E ANÁLISE DE ACABAMENTO SUPERFICIAL: CONCLUSÃO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS: CONCLUSÃO: REFERÊNCIAS: 16

3 1. Apresentação da empresa: Perfil da empresa: A EMBRACO foi fundada por três empresas fabricantes de refrigeradores Consul, Springer e Prosdócimo em Joinville (SC) em 1971 com o objetivo inicial de suprir a indústria brasileira de refrigeradores, então dependente da importação destes produtos, a EMBRACO começou a produzir compressores herméticos em Hoje é especializada em soluções para refrigeração e líder mundial do mercado de compressores herméticos, com um market share atualmente estimado em 22%. Com fábricas no Brasil, Itália, China e Eslováquia e capacidade para 27 milhões de compressores ao ano, produz também componentes de ferro fundido, componentes elétricos, condensadores e evaporadores. A EMBRACO emprega cerca de 10 mil pessoas, em âmbito mundial. Ao aliar o talento de seus profissionais a investimentos permanentes em tecnologia, consolidou-se como fornecedora de excelência, fazendo com seus produtos se tornassem os preferidos de grandes montadoras de eletrodomésticos e de destacados fabricantes de equipamentos para refrigeração comercial. Desde maio de 2006 a EMBRACO atua, no Brasil, sob a razão social Whirlpool S.A., em função da junção da Empresa Brasileira de Compressores S.A. Embraco com a Multibrás S.A. Eletrodomésticos. Entretanto, a EMBRACO continua a operar de forma estruturalmente independente, dada a peculiaridade de seus negócios. Neste mesmo ano inaugura o POLO Laboratórios de Pesquisa em Refrigeração e Termofísica, consolidando parceria tecnológica de 24 anos com a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).\ Estrutura: A EMBRACO tem fábricas no Brasil, Itália, China e Eslováquia, todas certificadas pela ISO As plantas industriais do Brasil e da Itália possuem também as certificações ISO e OHSAS e a da Eslováquia a certificação ISO Além de bases produtivas, a EMBRACO conta com

4 escritórios de venda nos Estados Unidos, México e Itália e centros de distribuição estrategicamente localizados. A maior fábrica de compressores da EMBRACO se localiza em Joinville (SC), região Sul do país, onde também está a Administração e o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento. Igualmente em Joinville ficam a Fundição Embraco, que produz componentes de ferro utilizados tanto pela planta do Brasil quanto de outros países, e a EECON - Embraco Electronic Controls, que desenvolve, fabrica e comercializa sistemas eletrônicos para eletrodomésticos. Em Itaiópolis (SC), a EMBRACO tem outra fábrica, dedicada à produção de componentes elétricos e trocadores de calor, utilizados em unidades condensadoras e seladas, que lá são montadas. Tecnologia: O desenvolvimento de novas tecnologias garante que os produtos fabricados pela EMBRACO estejam sempre presentes junto à indústria de refrigeração de maior desempenho. O reconhecimento internacional do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento da EMBRACO pode ser atestado pelas 682 cartas-patentes já obtidas pela organização, em âmbito mundial, com o suporte de 37 laboratórios próprios. Uma equipe de cerca de 400 engenheiros e técnicos trabalha de forma integrada, buscando fornecer soluções aos principais fabricantes mundiais de produtos de refrigeração doméstica e comercial. A EMBRACO não apenas fornece compressores herméticos de última geração, mas também soma esforços aos de seus clientes para desenvolver sistemas de refrigeração cada vez mais econômicos, silenciosos e não prejudiciais ao meio ambiente. Pessoas: Pessoas, na EMBRACO, são a base para o sucesso do negócio. Esta não é apenas uma afirmação, mas uma prática cotidiana. Tanto no processo de seleção quanto no desenvolvimento de pessoas que formam o time, a EMBRACO busca garantir que o respeito à diversidade de culturas e opiniões seja uma alavanca para o sucesso da trajetória de cada um. Gerenciar pessoas, na EMBRACO, significa oferecer a elas oportunidades para que sejam mais felizes, como indivíduos e como profissionais; que desenvolvam suas competências e habilidades, e, acima de tudo, que se comprometam com a Missão, a Visão e a prática dos Valores.

5 2. Apresentação da área de atuação: O Departamento de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) possui 37 laboratórios próprios, localizados nas diferentes plantas, que estão equipados com o que há de mais avançado em tecnologia para pesquisa, medição e diagnóstico, além de softwares para simulações e experimentações. O local, especificamente, do departamento de R&D onde o estágio está sendo realizado é o Laboratório de Materiais. Ele é equipado com: uma bancada de metalografia, um microscópio eletrônico de varredura (MEV), dois microscópios ópticos, duas embutidoras, dois cut-off s, um tribômetro, um durômetro, um microdurômetro, uma máquina universal de ensaios - MTS, três interferômetros entre outros equipamentos. Essa infra-estrutura com mais toda a equipe do laboratório é utilizada na verificação da qualidade em peças de fornecedores, análise de fraturas em peças e equipamentos da EMBRACO e no desenvolvimento de materiais e novos processos. 3. Atividades realizadas no estágio 3.1. Introdução: No desenvolvimento de novos modelos de compressores EMBRACO é de grande interesse que um trabalho de análise de concorrentes seja realizado, com o intuito de se obter informações que venham ajudar nesse projeto. Ao Laboratório de Materiais da EMBRACO ficou a responsabilidade de realizar a caracterização dos materiais de todos os componentes dos compressores scroll de seis fornecedores diferentes. Por questões de sigilo empresarial, os fornecedores e muitas informações não poderão compor esse relatório, enquanto outras serão expressas de forma genérica Proposta de trabalho: A parte do trabalho de análise de concorrentes entregue ao Laboratório de Materiais EMBRACO está sendo realizado durante esse estágio, por esse

6 projeto ser longo e compor de várias etapas apenas as primeiras serão apresentadas nos relatórios. Essas etapas que serão apresentadas nos relatórios são análises dos materiais dos seguintes componentes: Scroll móvel e fixa; Mancal de escora; Mancal principal. Em todas essas etapas as seguintes análises foram realizadas: Análise microestrutural; Dureza; Análise química (EDS); Análise de acabamento superficial Cronograma: Esse projeto possui um cronograma, porém, por questões de sigilo, não é possível sua reprodução na integra neste relatório. Dessa forma apenas um cronograma mais genérico será apresentado. Tabela 1 Cronograma de atividades Atividades Análise dos materiais dos scroll móvel e fixa Análise dos materiais do mancal de escora Análise dos materiais do mancal principal Agosto Setembro Outubro Novembro Dezembro Janeiro Fevereiro 3.4. Atividades desenvolvidas durante o primeiro período de estágio: Introdução: Este relatório tem por objetivo divulgar os procedimentos e resultados da primeira parte do trabalho de caracterização dos materiais de compressores scroll. Estas partes são o scroll fixo e scroll orbital.

7 Ao todo foram analisados 9 compressores, sendo 3 desses de um mesmo fabricante. Por questão de blindagem de informação os fornecedores foram nomeados de: Fornecedor 1, Fornecedor 2, Fornecedor, 3, Fornecedor 4, Fornecedor 5, Fornecedor 6 e Fornecedor Procedimentos e Resultados: Análise Microestrutural: Na realização da análise microestrutural do scroll fixo e móvel, esses componentes foram cortados na região da espira e também na região da base do scroll fixo, para verificar possíveis diferenças de microestrutura entre regiões de maior e menor seção transversal. Em seguida essas amostras foram embutidas com baquelite na embutidora SimpliMet 1000 BUEHLER. No processo de lixamento das amostras foram utilizados as granulações 220, 600 e 1000 das lixas AROTEC, e no polimento pasta de diamante de 1 µm AROTEC. As fotos da microestrutura foram realizadas no microscópio óptico Axioskop 2 Mat ZEISS e trabalhadas no software AxioVision Rel A tabela 2 mostra as fotos da microestrutura dos scroll fixo, móvel e da parte de secção maior do scroll fixo, e também após o ataque químico com solução de Nital 4% em aumento de 200x, para as amostras em fofo. Tabela 2 - Fotos da microestrutura das amostras. Sem ataque químico Após ataque químico Fornecedor 1-1 Fixo

8 Móvel Secção maior Fixo Móvel Fornecedor 1-2 Secção maior

9 Fixo Móvel Fornecedor 1-3 Secção maior Fixo Fornecedor 2 Móvel

10 Secção maior Fixo Móvel Fornecedor 3 Secção maior Fornecedor 4 Fixo

11 Secção maior Fornecedor 5 Móvel Fornecedor 6 Fixo Aumento: 500x Móvel Aumento: 500x Fornecedor 7 Fixo Aumento: 500x Móvel Aumento: 500x Da tabela 2 observa-se que os orbitais dos fornecedores Fornecedor 1, Fornecedor 2, Fornecedor 3, Fornecedor 4 e Fornecedor 5 são de fofo cinzento. Na tabela 3 foi feito a classificação da grafita quanto a sua forma, disposição e tamanho de acordo com a ASTM A247.

12 Tabela 3 Classificação da grafita dos fofo. Forma da Disposição Tamanh grafita da grafita o da grafita Fixo I D ~ E 5 ~ 6 Móvel I C ~ D 4 ~ 5 Forn. 1-1 Secção I A 5 maior Fixo I E 8 Móvel I E 8 Forn. 1-2 Secção I D ~ E 6 ~ 7 maior Fixo I D ~ E 6 ~ 7 Móvel I D ~ E 5 ~ 6 Forn. 1-3 Secção I A 4 ~ 5 maior Fixo I D ~ E 5 ~ 6 Móvel I E 7 ~ 8 Forn. 2 Secção I A 4 ~ 5 maior Fixo I E 6 ~ 7 Móvel I E 5 ~ 6 Forn. 3 Secção I C 5 ~ 6 maior Fixo I D 4 ~ 5 Forn. 4 Secção maior I C 4 ~ 5 Forn. 5 Móvel I E 7 ~ Dureza: Para a obtenção da dureza dos scroll s móvel e fixo foi utilizado o padrão Brinell com cargas de 187,5 kp e 62,5 kp para fofo e alumínio respectivamente. Os ensaios foram realizados no durômetro Briviskop BVR 250H. A tabela 4 mostra a média das durezas obtidas dos scroll s. Tabela 4 Dureza Brinell dos orbitais. Dureza [HB] Fixo Móvel Forn Forn Forn Forn

13 Forn Forn Forn Forn Forn Análise química via EDS (MEV) e Análise de acabamento superficial: Nos scroll s fixo e móvel foram realizados as análises química via EDS, no microscópio eletrônico de varredura (MEV) XL 30 PHILIPS tanto no interior quanto na superfície para detectar os elementos químicos que os compõem e a porcentagem em peso atômico desses elementos. As tabelas 5 6, 7 e 8 mostram os resultados dessas análises. Tabela 5 Análise química EDS da região superficial das amostras de fofo. Forn. 1-3 Forn. 2 Forn. 3 Forn. 4 Forn. 5 Fixo Móvel Fixo Móvel Fixo Móvel Fixo Móvel [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] Zn 3,70 P 31,28 Si 2,21 Al 0,86 Si 1,91 P 26,88 Al 0,44 Na 0,78 Al 0,59 Mn 39,99 Fe 97,79 Si 5,50 Cl 0,55 Cl 0,68 Si 2,93 Al 1,01 Si 0,68 Fe 28,77 Cl 1,58 Mn 1,21 Mn 34,37 Mn 1,00 Si 1,27 P 29,44 Fe 87,45 Fe 96,33 Fe 38,07 Fe 95,67 P 10,51 Cl 0,68 Cu 4,65 Cl 0,15 K 0,34 Mn 14,56 Mn 38,54 Fe 71,73 Fe 25,04 Cu 1,00 Tabela 6 - Análise química EDS da região superficial das amostras de Al. Forn. 6 Forn. 7 Fixo Móvel fixo Móvel [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] Al 84,49 Al 75,01 Al 1,18 P 8,21 Si 15,42 Si 15,94 Si 2,53 Ni 91,79 Cu 0,10 S 9,04 Sn 96,30 Tabela 7 - Análise química EDS do interior das amostras de fofo. Forn. 1-1 Forn. 1-2 Forn. 1-3 Forn. 2 Fixo Móvel Fixo Móvel Fixo Móvel Fixo Móvel [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] Si 2,19 Si 2,88 Si 1,45 Si 2,36 Si 2,40 Si 2,28 Si 1,85 Si 2,25 Fe 97,81 Fe 97,12 Fe 98,55 Mn 0,86 Mn 1,00 Mn 0,94 Fe 98,15 Fe 97,25 Fe 95,28 Fe 96,60 Fe 96,78

14 Forn. 3 Forn. 4 Forn. 5 Fixo Móvel Fixo Móvel [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] Si 1,40 Si 2,18 Na 0,65 Si 2,08 Fe 98,60 Fe 97,82 P 0,44 Mn 0,73 Si 1,23 Fe 95,71 Fe 97,69 Ti 0,93 Tabela 8 - Análise química EDS do interior das amostras de fofo. Forn. 6 Forn. 7 Fixo Móvel fixo Móvel [wt%] [wt%] [wt%] [wt%] Al 85,93 Al 87,40 Al 88,57 Al 84,12 Si 11,91 Si 10,06 Si 11,43 Si 11,70 Cu 2,15 Cu 2,54 Cu 4,18 Na análise química EDS da região superficial das amostras é possível identificar as amostras que possuem algum tipo de camada superficial. Assim pela concentração de P e Mn na superfície dos orbitais de fofo Fornecedor 1-3 (fixo e móvel), Fornecedor 3 (móvel) e Fornecedor 5 (móvel) observa-se que esses possuem uma camada de fosfato mangânico. Nos scroll s de liga de alumínio foram observados diferentes revestimentos. No scroll móvel do Fornecedor 7 existe uma camada homogênea de Ni-P e no scroll fixo de mesmo fornecedor uma camada não homogênea de Sn. Nos scroll s do Fornecedor 6 apenas o móvel apresentou uma camada depositada, mostrando um possível tratamento de anodização na superfície. A figura 1 são fotos das camadas depositadas nos scroll s do Fornecedor 7 e no scroll móvel do Fornecedor 6.

15 (a) (b) (c) Figura 1 (a) Forn. 7: orbital fixo, aumento: 200x; (b) Forn. 7: orbital móvel, aumento: 500x e (c) Forn. 6: orbital móvel, aumento 500x. na tabela 9. A espessura média das camadas apresentadas na figura 1 é mostrada Tabela 9 Média da espessura das camadas depositadas. Espessura média de camada depositada [µm] Fixo 268,54 Forn. 7 Móvel 17,70 Forn. 6 Móvel 28, Conclusão das atividades desenvolvidas:

16 Do trabalho realizado nesta primeira parte do estágio as seguintes conclusões são feitas: Os compressores scroll s do Fornecedor 1, Fornecedor 2, Fornecedor 3, Fornecedor 4 e Fornecedor 5 são fabricados com fofo cinzento lamelar, com forte predominância da fase perlítica. Enquanto o Fornecedor 6 e Fornecedor 7 utilizam liga de Al; A dureza Brinell dos fabricados com fofo está entre (182 e 255) HB, e para os de liga de Al entre (106 e 138) HB, resultados aceitáveis para esses tipos de materiais; Na superfície dos scroll s do Fornecedor 1, Fornecedor 3 e Fornecedor 5 apresentam uma camada de fosfato mangânico, o scroll móvel do Fornecedor 7 uma camada de Ni-P, e em seu par uma camada de Sn, já o scroll móvel do Fornecedor 6 apresenta uma camada de anodização; 4. Conclusão: O trabalho desenvolvido pelo aluno até então, promoveu a esse um contato com diferentes setores da empresa possibilitando assim o desenvolvimento de atividades fora da rotina do laboratório, como por exemplo: desenvolvimento de relações interpessoais e contato com fornecedores e clientes, esse último, promoveu também um aprendizado diferenciado contribuindo para que o aluno desenvolvesse uma boa capacidade de gerenciamento de produto. 5. Referências: PADILHA, A.F. Materiais de Engenharia. Hemus Editora Limitada, São Paulo, 343 páginas (Edição Eletrônica: CHIAVERINI, V. Aços e ferros fundidos 7º Ed. ABM: São Paulo, 2005.

17 PADILHA, A.F. Materiais de Engenharia: Microestrutura e Propriedades. Hemus Editora Limitada, São Paulo, 349 páginas, PADILHA, A.F. & F. SICILIANO JR., Encruamento, recristalização, crescimento de grão e textura. São Paulo, ABM, 2ª edição, 158 páginas, GOMES, M. R; BRESCIANI, F.E Propriedades e uso de metais não ferrosos. São Paulo, EDWARDS, JOSEPH Coating and surface tretament systems for metal WILLIAM D, CALLISTER JUNIOR Ciência e engenharia de materiais - Uma introdução. 7ª Ed. ASTM A Standard Test Method for Evaluating the Microstructure of Graphite in Iron Castings. ANSI (Aluminum Association).