TECNOLOGIA MECÂNICA. Aula 09 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO CONFORMAÇÃO E UNIÃO

Transcrição

1 Aula 09 PROCESSOS DE FABRICAÇÃO CONFORMAÇÃO E UNIÃO Prof. Me. Dario de Almeida Jané

2 Visão geral dos principais Materiais de Engenharia: METAIS POLÍMEROS ELASTÔMEROS CERÂMICOS COMPÓSITOS FERROSOS TERMOPLÁSTICOS VIDROS MATRIZ METÁLICA NÃO FERROSOS TERMOFIXOS CERÂMICAS MATRIZ CERÂMICA REFRATÁRIOS MATRIZ POLIMÉRICA CIMENTOS

3 Visão geral dos principais : CONFORMAÇÃO UNIÃO CORTE ACABAMENTO ESTADO LÍQUIDO MECÂNICA CORTE DE CHAPAS CONFORMAÇÃO ESTADO PLÁSTICO ATRAVÉS DE ADESIVO COM FORMAÇÃO DE CAVACO ABRASÃO ESTADO SÓLIDO TÉRMICA SEM FORMAÇÃO DE CAVACO RECOBRIMENTO CHAMA

4 Visão geral dos principais : CONFORMAÇÃO - METAIS Estado Líquido Fundição: O processo de fundição é definido como o conjunto de atividades requeridas para dar forma aos materiais por meio da sua fusão, conseqüente liquefação e seu escoamento ou vazamento para moldes adequados e posterior solidificação. São divididos em dois tipos quanto ao molde utilizado: Molde nãopermanente ou descartável (geralmente de areia), e molde permanente (ferro fundido ou aço).

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6 Visão geral dos principais : CONFORMAÇÃO - METAIS Estado Plástico: A conformação no estado plástico é uma operação sobre o metal ainda sólido, a uma elevada temperatura (mas abaixo da temperatura de fusão). Vários são os processos utilizados, como: Forjamento, Laminação e Trefilação. Na operação de forjamento, o material é aquecido até próximo sua temperatura de fusão, e recebe golpes de uma matriz móvel, apoiado sobre a outra metade da matriz (estacionária).

7 Visão geral dos principais : CONFORMAÇÃO - METAIS Na laminação, o material pré-aquecido passa por uma série de cilindros, diminuindo a espessura do material laminado Na trefilação, uma barra é aquecida e puxada através de uma série de matrizes redutoras do diâmetro da barra (arames).

8 Visão geral dos principais : CONFORMAÇÃO - METAIS Estado Sólido: A conformação no estado sólido, corresponde à configuração de chapas, hastes ou tubos, à temperatura ambiente, através de processos como: dobramento, laminação à frio e trefilação à frio. Na operação de dobramento, o material é aquecido ou não e submetido a ação de um punção. Neste caso, o material a ser dobrado pode estar apoiado como na figura, ou em uma matriz estacionária.

9 Visão geral dos principais : Uniões Mecânicas: As uniões ou junções mecânicas podem ser roscadas (parafusos, porcas, pinos e insertos), ou sem rosca (rebites, pinos, anéis de pressão, pregos). São extremamente úteis em montagens que exigem fixação reversível (exceto rebites).

10 Visão geral dos principais : Uniões através de Adesivos: Adesivos sintéticos são importantes e freqüentemente tem sido usados na união de peças de reduzida espessura. Apresentam também como vantagem, o fato de não interferirem esteticamente na montagem e distribuírem a tensão uniformemente pela junta. Porém, sua durabilidade normalmente é inferior à de uma junção mecânica e exige uma preparação maior das superfícies a serem unidas.

11 Visão geral dos principais : Uniões Térmicas - Soldagem: No processo de união através da soldagem, ocorre a fusão dos metais, geralmente com algum tipo de alteração nas propriedades mecânicas dos mesmos (devido a alta temperatura envolvida no processo). Na maioria dos casos, os elementos soldados precisarão passar por algum tipo de tratamento térmico pós solda, para recuperar ou corrigir possíveis distorções ou variações em relação à dureza ou tenacidade do material. Os processos de soldagem mais conhecidos e utilizados são: soldagem a gás, e a arco elétrico, além de outras menos usuais (por resistência elétrica, a plasma, por explosão, fricção).

12 Visão geral dos principais : Soldagem a gás (Oxiacetilênica): Na soldagem oxiacetilênica, os gases oxigênio (comburente) e acetileno (combustível) são combinados, e uma chama é produzida e direcionada através de um maçarico, provocando o aquecimento das peças a serem unidas (temperatura superior ao ponto de fusão). Os metais então fluem para uma poça comum, onde se misturam e posteriormente são resfriados após a retirada da chama.

13 Visão geral dos principais : A soldagem oxiacetilênica utiliza um equipamento simples e de baixo custo e pode ser usada para a soldagem de diversos tipos de metais. O mesmo equipamento, com pequenas alterações no maçarico, pode ser utilizado para o corte, e tratamento térmico de pequenas peças. Contudo, devido à sua baixa intensidade de calor e, consequemente, baixa produtividade, a soldagem oxiacetilênica foi progressivamente substituída pelos processos de soldagem a arco, sendo atualmente mais usada em manutenção e na soldagem de chapas e tubos de parede fina.

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15 Visão geral dos principais : Tipos de chama na solda oxiacetilênica: a) Chama acetilênica (acendimento); b) Chama carburante ou redutora (falta oxigênio); c) Chama neutra (reação completa); d) Chama oxidante (falta de acetileno).

16 Visão geral dos principais : Soldagem a Arco Elétrico Eletrodo Revestido: A soldagem por eletrodo revestido, também conhecida por solda elétrica, é o método mais comum de soldagem a arco. Neste método, um arco elétrico é induzido entre a peça a ser soldada e um eletrodo tubular. O calor gerado pelo arco elétrico, funde o metal do eletrodo, bem como das peças a serem soldadas (metal de base).

17 Visão geral dos principais : Arco elétrico ou arco voltaico, é formado pela passagem de uma corrente elétrica (movimento de elétrons) através de um gás, aquecendo a atmosfera ionizada.

18 Visão geral dos principais : O inicio do arco elétrico na soldagem pode ser obtido da seguinte forma: - Contato pontual entre o eletrodo e a peça ( curto circuito); - Aquecimento pontual = vaporização do metal; - Liberação de íons + elétrons - Afastamento do eletrodo ( manutenção do arco)

19 Visão geral dos principais : O metal depositado e as gotas do metal fundido que são ejetadas, recebem uma proteção adicional através do banho de escória, que é formada pela queima de alguns componentes do revestimento. Esse processo, evita a combinação do metal base com o oxigênio e nitrogênio do ar.

20 Visão geral dos principais : O eletrodo revestido consiste em uma vareta metálica, chamada alma, trefilada ou fundida, que conduz a corrente elétrica e fornece metal de adição para o enchimento da junta (o mais parecido com o metal de base), recoberta por uma camada formada pela mistura de diferentes materiais, que formam o revestimento do eletrodo, cuja função é entre outras: - Estabilizar o arco; - Ajustar a composição química do cordão, pela adição de elemento de liga; - Reduzir a velocidade de solidificação, proteger a poça de fusão e o metal de solda contra a contaminação pela atmosfera, através da geração de gases e de uma camada de escória, resultante da queima e/ou decomposição dos seus constituintes;

21 Visão geral dos principais : O material do revestimento do eletrodo pode ser de diferentes tipos, caracterizando-o para uma determinada aplicação, em função da sua composição química: Revestimento oxidante (óxido de ferro) escória abundante e que se remove com facilidade, e um metal depositado com baixa penetração e baixas propriedades mecânicas; hoje em dia este tipo de eletrodo já está superados pelos eletrodos rutílicos.

22 Visão geral dos principais : Revestimento ácido (óxido de ferro ou de manganês) escória abundante, leve e que se destaca com facilidade; a penetração é razoavelmente boa, posição de soldagem limitada à condição plana e horizontal. Necessário que o metal de base tenha baixo teor de Carbono e impurezas para evitar trincas na solidificação. Revestimento rutílico (dióxido de titânio rutila) escória abundante, leve e de fácil remoção. Elevada taxa de deposição, permitindo soldar em todas as posições; propriedades mecânicas do metal depositado são boas, porém são exigidos os mesmos cuidados que os eletrodos de revestimento ácido no que diz respeito ao metal base.

23 Visão geral dos principais : Revestimento básico (carbonato de cálcio e fluoreto de cálcio) escória pouco abundante e de rápida solidificação. A penetração é média, porém o metal depositado é de elevada pureza, com baixo teor de Enxofre e com valores baixos de Hidrogênio ( causadores de trincas de solidificação e de trincas a frio respectivamente), apresentando ainda elevada resistência mecânica e resistência à fadiga. O grande perigo para este tipo de eletrodo é sua alta higroscopicidade, que poderá ocasionar porosidade e trincamento no cordão no caso de umidade, exigindo portanto grande cuidado no armazenamento (estufa).

24 Visão geral dos principais : Revestimento celulósico (celulose e outros orgânicos) A escória é pouco abundante, de média dificuldade de remoção, porém o arco é de alta penetração, que é sua característica mais importante. O cordão de solda possui um aspecto muito esguio e a perda por respingo é elevada, porém as propriedades mecânicas são boas, com o eletrodo apresentando soldabilidade em todas as posições.

25 Visão geral dos principais : Soldagem a Arco Elétrico Gás-Metal (MIG/MAG): A soldagem a arco gás-metal é similar à soldagem por eletrodo revestido, no sentido de que haverá o consumo do eletrodo, no decorrer do processo de solda. Porém, o eletrodo não está mais na forma de uma vareta, mas enrolado em um carretel, o que possibilita a automatização do processo.

26 Visão geral dos principais : Outra modificação no processo, é que o eletrodo utilizado está sem revestimento algum. A proteção contra a oxidação do cordão de solda, é feita por um gás (inerte ou não), que é constantemente soprado sobre a poça de metal fundido, conforme o eletrodo vai sendo consumido.

27 Visão geral dos principais : A grande vantagem deste processo, é que não há necessidade de remoção de escória, resultando em uma solda nãocontaminada.

28 Visão geral dos principais : A principal diferença entre a solda MIG e MAG, está justamente no tipo de gás que é utilizado como proteção contra a oxidação do cordão de solda: - MIG (MIG Metal Inert Gas): o metal da solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) inerte (Argônio e Hélio); - MAG (Metal Active Gas): o metal da solda é protegido da atmosfera pelo fluxo de um gás (ou mistura de gases) ativo (Dióxido de Carbono).

29 Visão geral dos principais : Soldagem a Arco Elétrico Gás-Tungstênio (TIG): A soldagem a arco gás- Tungstênio também conhecida como TIG é muito parecida com a montagem MIG/MAG, exceto que na soldagem TIG o eletrodo é feito de Tungstênio, cuja temperatura de fusão é muito alta em comparação ao metal base. Uma vez que não há a fusão do Tungstênio, ele não é consumido durante o processo de solda. Se necessário, uma vareta de adição é usada para fornecer metal fundido à junta.

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31 Visão geral dos principais : Basicamente todos os metais podem ser soldados pelo processo TIG, incluindo os aços, ligas de alumínio, cobre, latão, bronze, titânio, ouro e prata. Assim como no processo MIG, o gás inerte de proteção utilizado é o Argônio ou Hélio, ou uma mistura deles.