RELATÓRIO DE ESTÁGIO 3/3 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 3/3 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, Fevereiro de 2010

2 ÍNDICE: 1. INTRODUÇÃO: 3 2. PROCEDIMENTOS E RESULTADOS: REVESTIMENTO SUPERFICIAL - BUCHA: ANÁLISE DA MICROESTRUTURA E MICRODUREZA - BUCHA: ANÁLISE MICROESTRUTURAL E QUÍMICA VIA EDS - EIXO: DUREZA E TRATAMENTO SUPERFICIAL - EIXO: MANCAL PRINCIPAL FORNCEDOR 4 : MANCAL PRINCIPAL FORNECEDOR 5 E 6: CONCLUSÃO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS: CONCLUSÃO: REFERÊNCIAS: 13

3 1. Introdução: Este relatório é referente ao terceiro e último período de estágio curricular para a conclusão da graduação em Engenharia Mecânica na UFSC, e tem por objetivo apresentar os resultados do trabalho realizado durante esse período. Nesta etapa, foi dado continuidade ao trabalho de análise de concorrentes de compressores scroll. A parte agora verificada foi o mancal principal de seis fornecedores diferentes. Por motivos de blindagem de informação não é possível dar maiores informações sobre o a peça trabalhada. 2. Procedimentos e Resultados: Os fornecedores 1, 2, 3 e 4 utilizam sistema de mancal principal do tipo bucha eixo, sendo que os três primeiros até mesmo a bucha utilizada é semelhante. Já os fornecedores 5 e 6 utilizam sistema de rolamentos para mancalização. Por esse motivo os procedimentos foram organizados mostrando primeiro os procedimentos e resultados dos fornecedores do sistema bucha eixo e por seguinte o sistema de rolamentos Revestimento superficial - Bucha: Para a realização da análise do revestimento superficial da bucha do mancal principal, esses componentes foram cortados de modo que a seção transversal dos mesmos ficasse exposta. 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 estrutura foram realizadas no microscópio óptico Axioskop 2 Mat ZEISS e trabalhadas no software AxioVision Rel A tabela 1 mostra as fotos da estrutura do revestimento.

4 Tabela 1 Fotos da estrutura do revestimento das buchas. Superfície Interna Superfície Externa Fornecedor 1-1 Fornecedor 1-2 Aumento: 1000x Fornecedor 1-3 Aumento: 1000x Fornecedor 2 Fornecedor 3

5 Aumento: 1000x Da tabela 1 observa-se que todas as buchas desses fornecedores são semelhantes, exceto a do fornecedor 1-1. Nas buchas foi realizado a análise química via EDS, no microscópio eletrônico de varredura (MEV) XL 30 PHILIPS para detectar os elementos químicos que os compõem. Assim foram encontradas a composição dos revestimentos das buchas semelhantes e do fornecedor 1-1, que são mostradas na figura 1, 2 e 3. Teflon e Chumbo Bronze Figura 1 Composição do revestimento interno das buchas dos fornecedores 1-2, 1-3, 2 e 3.

6 Cobre Figura 2 - Composição do revestimento externo das buchas dos fornecedores 1-2, 1-3, 2 e 3. Cu: 85,11 %wt Pb: 11,56 % wt Sn: 3,33 % wt Figura 3 - Composição do revestimento interno da bucha do fornecedor Análise da microestrutura e microdureza - Bucha: As mesmas amostras preparadas para a verificação da estrutura do revestimento das buchas foram utilizadas para a análise da microestrutura e

7 dureza da matriz das buchas. Mas para que a microestrutura fosse revelada as amostras foram atacadas com solução de Nital 4%, o resultado é mostrado na tabela 2. Fornecedor 1-1 Tabela 2 Microestrutura da matriz das buchas dos fornecedores 1-1, 1-2, 1-3, 2 e 3. Aumento: 200x Aumento: 200x Aumento: 200x Aumento: 200x Fornecedor 2 Fornecedor 1-3 Fornecedor 1-2

8 Fornecedor 3 Aumento: 200x Das fotos das microestruturas observa-se que o aço utilizado é de baixo teor de carbono e que algumas amostras apresentaram uma porcentagem de redução por laminação a frio de até 40%. A microdureza foi realizada na região da matriz das buchas utilizando o microdurômetro SHIMADZU HMV 2000, e em todas as amostras a dureza esteve em torno de 150 HV Análise microestrutural e química via EDS - Eixo: Foram enviados apenas dois eixos, dos fornecedores 1 e 3, para serem analisados. Os procedimentos adotados para a revelação das microestruturas são os mesmos utilizados nas buchas. A figura 4 mostra as fotos das microestruturas. (a) Figura 4 (a) Microestrutura do eixo do fornecedor 1, aumento: 200x; (b) Microestrutura do eixo do fornecedor 3, aumento: 200x. (b) A composição química dos eixos, foi verificada com a análise química via EDS. Os resultados são mostrados na tabela 3.

9 Tabela 3 Análise química via EDS dos eixos dos fornecedores 1 e 3. Forn. 1 [%wt] Forn. 3 [%wt] Fe 98,62 98,61 Mn 0,95 0,99 Si 0,43 0,40 Das análises químicas, tabela 3, e das fotos das microestruturas, figura 4, observa-se que os eixos são de aço carbono, sendo que o do fornecedor 3 a microestrutura é martensítica e a do fornecedor 1 é predominantemente perlítica Dureza e tratamento superficial - Eixo: A tabela 4 mostra as durezas medidas na superfície e no centro dos eixos. A dureza na superfície foi realizada no padrão Rockwell C e no centro foi realizado uma microdureza em Vickers. Para comparação elas são mostradas em HRC. Tabela 4 Durezas da superfície e do interior do eixo Superfície Interior [HRC] [HRC] Forn Forn A figura 5 são fotos da seção transversal dos eixos na região da superfície após sofrerem ataque químico com solução de Nital 4%. Nota-se que em ambas as fotos há uma distinção de coloração na região superficial após o ataque, verificando um tratamento superficial.

10 (a) Figura 5 Fotos das camadas superficiais com aumento de 50x dos:(a) fornecedor 1 e (b) fornecedor 3. (b) 2.5. Mancal Principal Forncedor 4 : O fornecedor 4 utiliza uma bucha diferenciada, que após uma análise visual, verifica-se uma alto teor de grafite. Com o intuito de obter os outros elementos constituintes da bucha foi realizado uma análise química EDX. E o resultado é mostrado na tabela 5. Tabela 5 Análise química EDX da bucha do fornecedor 4. Forn. 4 [% wt] Pb 94,95 Sn 3,6 Si 0,93 Fe 0,26 Cu 0, Mancal Principal Fornecedor 5 e 6: O sistema de mancalização utilizado nos fornecedores 5 e 6 é feito por dois rolamentos, sendo que no fornecedor 5 eles são do tipo esféricos de pista única e no fornecedor 6 também são de pista única mas um sendo de rolos e apenas o outro de esferas.

11 Os eixos de ambos os fornecedores também foram analisados. Os resultados da análise microestrutural, de dureza e de tratamento superficial são mostrados em figura 6, tabela 6 e figura 7, respectivamente. (a) Figura 6 Fotos da microstrutura, (a) fornecedor 5, aumento: 100x e (b) fornecedor 6, aumento: 50x. (b) Da figura 6, observa-se que o fornecedor 5 possui uma microestrutura predominante perlítica enquanto o fornecedor 6 uma microestrutura martensítica. Tabela 6 - Medidas de dureza da superfície e do interior dos eixos dos fornecedores 5 e 6. Superfície [HRC] Interior [HRC] Forn Forn (a) Figura 7 - Fotos das superfícies dos eixos com aumento de 50x dos:(a) fornecedor 5 e (b) fornecedor 6. (b)

12 Apenas o eixo do fornecedor 6 sofreu tratamento superficial, evidenciado pela diferença de dureza e coloração entre a superfície e o interior da peça Conclusão das atividades desenvolvidas: Das atividades desenvolvidas neste último período as seguintes conclusões são feitas: As buchas dos fornecedores 1, 2 e 3 são semelhantes e comerciais, exceto a bucha fornecedor 1-1 que possui uma estrutura diferenciada; A bucha utilizada pelo fornecedor 4 é diferenciada, possuindo um alto teor de grafite e chumbo, sendo que o primeiro age como lubrificante e o segundo garante resistência mecânica à peça; Dos quatro eixos enviados (fornecedor 1, 3, 4 e 5), apenas o eixo do fornecedor 4 não possui tratamento superficial. Esse tratamento superficial é evidenciado pela diferença de dureza e coloração pós ataque químico entre a superfície e a matriz, podendo ser processo de cementação ou têmpera superficial; Os fornecedores 5 e 6 utilizam rolamentos em seus compressores por esses não serem hermeticamente vedados, sendo possível a realização de manutenção dos mancais. 3. Conclusão: O estágio no Laboratório de Materiais da EMBRACO garantiu ao aluno uma oportunidade de trabalhar com desenvolvimento de novas tecnologias e estar em contato direto com profissionais altamente qualificados o que possibilitando ao aluno evoluir de forma considerável o seu conhecimento técnico e também ampliar o seu campo de visão. Esse trabalho de desenvolvimento de novas tecnologias na área de materiais foi de grande valia para o aluno pois serviu para que esse firmasse os conhecimentos adquiridos durante a graduação, possibilitando uma maior experiência na área de caracterização de materiais, além de proporcionar ao estagiário contato com projetos de novas soluções em refrigeração

13 Durante todo o tempo de estágio o aluno entrou em contato com diferentes setores da empresa em atividades fora da rotina do laboratório, ajudando assim o desenvolvimento de habilidades externas à engenharia, como por exemplo: relações interpessoais e contato com fornecedores e clientes. Apesar dessas habilidades não serem ensinadas na graduação, são de grande importância para a carreira profissional do aluno. Portanto após os seis meses de estágio no Laboratório de Materiais da EMBRACO, pode-se concluir, com tudo o que foi citado nos três relatórios, que essa experiência foi extremamente gratificante e contribuiu qualitativamente para a formação técnica e pessoal do aluno. E isso graças aos integrantes do Laboratório de Materiais que sempre se mostraram aberto a qualquer questionamento. 4. 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, 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

14 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). AGOSTINHO. O L; RODRIGUES. A C S; LIRANI, J: Tolerâncias, ajustes,desvios e analise de dimenções, Ed 2004, Editora Edgard Blucher, S Paulo.