PROCESSO ALTERNATIVO PARA CORTE LONGITUDINAL DE BAMBU COM FACAS RADIAIS

Transcrição

1 PROCESSO ALTERNATIVO PARA CORTE LONGITUDINAL DE BAMBU COM FACAS RADIAIS Thiago Oliveira dos Santos Diego Alba Collinetti Juliana Cortez Barbosa Daniel Villas Bôas Campus Experimental de Itapeva UNESP, Rua Geraldo Alckmin 519 Itapeva SP, Brasil Cep: RESUMO No Brasil o bambu é pouco explorado como matéria-prima em aplicações industriais, o seu cultivo não é praticado em larga escala e tem baixa influência na economia brasileira. Para um melhor senário, estudos com processos de corte vem sendo realizados com a espécie. Esses mostraram desvantagens quando se corta pelo processo de serramento, devido ao rápido desgaste dos dentes da lâmina provocado pela grande quantidade de sílica presente na planta e elevada geração de resíduos. Já estudos com processo de corte por fendilhamento mostraram bons resultados, devido a redução da área de contato entre bambu e ferramenta. O trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta com facas radiais para fendilhamento, a qual dividirá o bambu no sentido longitudinal, obtendo-se arestas no sentido transversal. Para o processo se tornar funcional foi construída uma máquina, cuja função é a fixação da ferramenta de corte, e arraste do bambu contra as facas. Palavras chave: Bambu, corte longitudinal, facas radiais. 1. Introdução O grande potencial que o bambu pode apresentar para o mercado brasileiro no desenvolvimento de produtos industrializados, vem despertando o interesse de pesquisadores do curso de Engenharia Industrial Madeireira do Campus Experimental de Itapeva UNESP, que juntos estão empenhados no aprimoramento de novas tecnologias para o processamento do bambu no setor madeireiro. 6327

2 Este trabalho é parte do desenvolvimento de um processo de fabricação de bambus, trata-se do corte longitudinal realizado em máquina, após o processamento, o produto seguirá para outra máquina, obtendo-se lâminas retangulares, as quais deverão passar por um processo de colagem, que dará origem a placa de bambu laminado colado Justificativa O crescimento de produtos no mercado brasileiro a base de materiais renováveis tem apresentado um aumento nos índices de demanda e produção, principalmente em relação ao uso da madeira. No entanto, o aumento da procura de materiais para produção de celulose apresenta grande diferença entre oferta e demanda, especialmente a de madeira, que é agravada pelas restrições no corte e manejo de algumas espécies. Conforme dados apresentado na Fig. 1, este desequilibro poderá desencadear a falta de matéria prima, caso medidas preventivas não sejam aplicadas. Assim, frente a este panorama, agravam-se as projeções quanto a expansão das indústrias de base florestal. Figura 1 Balanço entre a oferta e a demanda de madeira de Pinus no Brasil (1) O bambu aparece como material alternativo para o setor madeireiro, mas sua aplicação no mercado nacional ainda é baixa, devido à falta de incentivo em pesquisas para fabricação, especialmente em relação ao corte. Como material, apresenta uma condição de dureza associada a leveza, o que deverá proporcionar uma boa propriedade mecânica para aplicação em pisos de ônibus, metros e aviões. No entanto, o processo de corte ainda é realizado por faca ou serramento dos colmos no sentido transversal (Fig. 2). 6328

3 Figura 2 Cortes convencionais de bambu A industrialização do bambu é possível por meio do processamento realizado em máquina, para cortar os colmos em tiras, cujo componente principal para a operação do corte longitudinal são as facas radiais. Como mostra a Fig. 3, essa ferramenta é muito utilizada para o corte longitudinal de ripas de bambu, e substitui o facão com precisão, velocidade e segurança. Figura 3 Sequência de corte do bambu em tiras com faca de corte múltiplo (2) A ferramenta também poderá ter um maior grau de flexibilidade na máquina, o que dependerá do diâmetro externo do colmo do bambu e da aplicação do material. Portanto, conjuntos de ferramentas com dimensões e números de facas variáveis podem ser montados na máquina (3). Uma opção adicional seria adotar um sistema de troca rápida de facas na ferramenta, para substituição imediata, perante a necessidade de remoção e afiação Objetivo O objetivo deste trabalho é aprimorar uma ferramenta de corte longitudinal de bambu, para estimular o crescimento tecnológico no Brasil da seguinte forma: 6329

4 Aprimorar tecnologia para fabricar ferramentas com facas radiais para aplicação em operações industriais; Máquinas específicas em manufatura de bambus; Estimular e apresentar as vantagens do bambu processado; Aumentar o consumo de matéria-prima renováveis; Obter produtos para aplicação industrial. 2. Materiais e Métodos Dentre a metodologia aplicada neste trabalho fazem parte: projeto, fabricação, montagem e seleção de materiais. O detalhes de cada método serão explanados a seguir Projeto da Ferramenta Nessa fase o projeto foi constituído, e permitiu a geração dos desenhos para fabricação e montagem. O software Solidworks versão 2010 foi o CAD 3 D utilizado no projeto Seleção de Materiais O aço utilizado nas facas foi extraído de material reciclado, trata-se do açocarbono aplicado na fabricação de feixes de molas (Fig.4). A escolha deu-se devido as condições de baixo custo, conciliado a um aço temperado e revenido (4). Também pode ser incluída nessa decisão a realização dos ensaios iniciais, e comportamento da ferramenta em operação. No suporte de fixação das facas também foi aplicado material reciclado (Fig.5), trata-se de rodas automotivas fabricadas de aço (5). Outro item importante utilizado na fabricação da ferramenta foi um tubo de aço com diâmetro externo de 33,7 mm. 2,65 de espessura e 59 mm de comprimento, (6) trata-se do núcleo de montagem das facas. As guias foram construídas de aço para construção mecânica SAE 1020 com espessura de 1 mm, também foram utilizados parafusos de aço como elementos de montagem. 6330

5 Figura 4 Representação das molas Figura 5 Representação da roda 2.3. Fabricação da Ferramenta A Tab. 1 apresenta o processo de fabricação, e as operações utilizadas na fabricação dos componentes da ferramenta. Tabela 1 Sequência do processo de fabricação dos componentes da ferramenta Componentes Faca Roda Tubo de aço Processo de Fabricação - Usinagem serramento para geração da geometria; retificação para formação da aresta de corte serramento na direção axial para divisão em duas extremidades serramento na direção longitudinal para formação de estrias 2.4. Montagem da Ferramenta A Tab. 2 a apresenta a sequencia de montagem dos componentes para formação da ferramenta de corte longitudinal. Tabela 2 Sequência do processo de fabricação dos componentes da ferramenta Componentes Suporte de fixação e guias Facas e guias Núcleo e facas Tipo de Montagem soldagem entre componentes fixação por aparafusamento encaixe das lâminas nas estrias e travamento por aparafusamento 6331

6 3. Resultados A Fig. 6 apresenta o desenho de montagem da ferramenta desenvolvida no software Solidworks. Figura 6 - Projeto da ferramenta de corte longitudinal A Fig. 7(a) mostra a faca usinada, já a Fig. 7(b) apresenta o suporte das facas com as devidas guias soldadas, a função da guia é fixar a faca por aparafusamento. A Fig. 7(c) mostra o núcleo de montagem responsável pela fixação e centralização das facas, através de estrias e travamento por aparafusamento. Finalmente, a Fig. 7(d) apresenta a montagem da ferramenta. a) Faca usinada b) Suporte das facas c) Núcleo de montagem d) Montagem da ferramenta Figura 7 Etapas de fabricação e montagem da ferramenta A princípio para este modelo foram desenvolvidas quatro facas removíveis para testes preliminares, a Tab. 3 mostra as principais dimensões estabelecidas no projeto da ferramenta. 6332

7 Tabela 3 Dimensões da ferramenta Faca Ferramenta comprimento espessura ângulo de corte diâmetro externo diâmet. interno ângulo de fixação 165 mm 3 mm 15º 320 mm 33,4 mm 15 Os resultados são preliminares devido ao desenvolvimento do equipamento, mas mostrou bons resultados no processo de corte longitudinal do bambu, o que possibilita obter o seccionamento do bambu em forma de ripas Fig. 8. A ferramenta teve um bom comportamento no corte por fendilhamento, e correspondeu a proposta do projeto. Figura 8 Apresentação dos ensaios preliminares 4. Conclusão A ferramenta de corte longitudinal de bambus poderá ser utilizada, no primeiro estágio do processo de produção de painéis laminado colado. As vantagens são: a introdução de uma matéria-prima renovável no ciclo produtivo, redução da utilização da madeira, redução do custo operacional por lâminas de serra, maior segurança e proteção ao operador. 6333

8 5. Referências (1) Berndsen, Rodrigo S. Caracterização anatômica, física e mecânica de lâminas de bambu (Phyllostachys pubescens). 152 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de Concentração em Engenharia de Materiais, UTFPR, Curitiba, (2) Ostapiv, Fabiano. Análise e melhoria do processo produtivo de tábuas de bambu (phyllostachys pubescens) com foco em pisos. 116 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, UTFPR, Curitiba, (3) Cardoso junior, Rubens. Arquitetura com Bambu. 109 f. Dissertaçao (Mestrado) - Curso de Arquitetura, UFRGS - Propar, (4) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11865: Barra chata de aço laminada a quente, para fabricação de molas e feixes de mola Especificação p. (5) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6750: Rodas para automóveis Verificação da durabilidade e resistência p. (6) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5580: Tubos de aço-carbono para usos comuns na condução de fluidos Especificação p. ABNT NBR 6750:2013 ALTERNATIVE PROCESS FOR LONGITUDINAL CUTTING OF BAMBOO WITH KNIVES RADIAL ABSTRACT In Brazil bamboo is little explored as raw material in industrial applications, its cultivation is not practiced on an industrial scale and has little influence on the Brazilian economy. For a better senary, studies with cutting processes has been performed with the species. These showed disadvantages when cutting by sawing process due to rapid wear of the teeth of the blade caused by the large amount of silica present in the plant. Studies with process of cutting cracking showed good results, due to reduced contact area between tool and bamboo. This paper presents the development of a tool with radial cut for knives which divide the bamboo in the longitudinal direction, forming edges in the transverse direction. For the process start functional was built a machine whose function is fixing the cutting tool, to push the bamboo against knives. Keywords: Bamboo, slitting, radial knives. 6334