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Tiago [email protected]

Materiais 1Materiais 1

ProcessosProcessos

DefiniçãoDefinição

A fabricação pode ser definida como a arte e a ciência de transformar os materiais em produtos finais utilizáveis e num contexto de economia de mercado.

Fabricar é transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos.

ClassificaçãoClassificação



FundiçãoFundição


É um processo de fabricação onde um metal ou liga metálica, no estado líquido, é vazado em um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser produzida.


É um processo de fabricação inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas, com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade, e também é o processo pelo qual se fabricam os lingotes. Permite um alto grau de automatização, portanto, é possível produzir com velocidade e em grande quantidade.

Exemplos de PeçasExemplos de Peças

Carac. Das PeçasCarac. Das Peças

Podem apresentar formas externas e internas desde a mais simples até a mais complexaPodem apresentar dimensões limitadas somente pelas restrições das instalações onde serão produzidasPodem ser produzidas dentro de padrões variados de acabamento (mais liso

ou mais áspero) e tolerância dimensional (entre ±0,2 mm e ± 0,6 mm)

É possível produzir peças com poucas gramas de peso (e com espessura de apenas alguns milímetros), até peças pesando muitas toneladasPode ocorrer a inclusão da areia do molde nas paredes internas ou externas da peçaDefeitos de composição da liga metálica que causam o aparecimento de partículas duras indesejáveis no material A peça pode apresentar porosidade

Passo a passoPasso a passo

Sequência de etapas normalmente seguida no processo de fundição por gravidade em areia, que é o mais utilizado. Ex: bloco dos motores de automóveis e caminhões.

1. Confecção do modelo2. Confecção do molde3. Confecção dos machos4. Fusão 5. Vazamento6. Desmoldagem7. Rebarbação8. Limpeza

Tipos de FundiçãoTipos de Fundição


ConformaçãoConformação

Em um ambiente industrial, a conformação mecânica é qualquer operação durante a qual se aplicam esforços mecânicos em metais, que resultam em uma mudança permanente em suas dimensões.

Tipos de ConformaçãoTipos de Conformação

ForjamentoLaminaçãoTrefilaçãoExtrusãoRepuxoEstiramentoDobramentoCorte

Tipos de ConformaçãoTipos de Conformação

Materiais e ConformaçãoMateriais e Conformação

Materiais que têm estrutura CFC (alumínio, níquel, prata,

cobre e ouro) têm uma forma de agrupamento atômico que permite o deslocamento de camadas de átomos sobre outras camadas. Por isso, eles se deformam mais facilmente do que os que apresentam os outros tipos de arranjos. Isso acontece porque, nessa estrutura, os planos de escorregamento permitem que camadas de átomos “escorreguem” umas sobre as outras com mais facilidade.

ForjamentoForjamento

É o processo de conformação mecânica em que o material é deformado por martelamento ou prensagemÉ empregado para a fabricação de produtos acabados ou semi-acabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização

As operações de forjamento são realizadas a quente, em temperaturas superiores às de recristalização do metal. É importante que a peça seja aquecida uniformemente e em temperatura adequada

No forjamento por martelamento são usados martelos de forja que aplicam golpes rápidos e sucessivos ao metal por meio de uma massa de 200 a 3.000 kg que cai livremente ou é impulsionada de uma certa altura que varia entre 1 e 3,5 mDesse modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material

Forjamento por MartelamentoForjamento por Martelamento



Na prensagem, o metal fica sujeito à ação da força de compressão em baixa velocidade e a pressão atinge seu valor máximo pouco antes de ser retirada, de modo que as camadas mais profundas da estrutura do material são atingidas no processo de conformação

O forjamento por prensagem é realizado por prensas mecânicas ou hidráulicasAs prensas mecânicas, de curso limitado, são acionadas por eixos excêntricos e podem aplicar cargas entre 100 e 8.000 toneladas. As prensas hidráulicas podem ter um grande curso e são acionadas por pistões hidráulicos. Sua capacidade de aplicação de carga fica entre 300 e 50.000 toneladas. Elas são bem mais caras que as prensas mecânicas

Forjamento por PrensagemForjamento por Prensagem



Tipos de ForjamentoTipos de Forjamento

Matrizes abertas ou forjamento livre

Matrizes fechadas

Peças de matriz fechadaPeças de matriz fechada

LaminaçãoLaminação

É um processo de conformação mecânica pelo qual um lingote de metal é forçado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade.

Ao passar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica. Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumento na largura e no comprimento.



A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Ela é feita a quente quando o material a ser conformado é difícil de laminar a frio ou quando necessita de grandes reduções de espessura.

A laminação a frio se aplica a metais de fácil conformação em temperatura ambiente, o que é mais econômico. É o caso do cobre, do alumínio e de algumas de suas ligas.

Laminação e LingotamentoLaminação e Lingotamento

EncruamentoEncruamento

É o resultado de uma mudança na estrutura do metal, associada a uma deformação permanente dos grãos do material, quando este é submetido à deformação a frio. O encruamento aumenta a dureza e a resistência mecânica.


TrefilaçãoTrefilação


É o processo de fabricação utilizado para obtenção de rolos de arame, cabos ou fios elétricos

Por esse processo, é possível obter produtos de grande comprimento contínuo, seções pequenas, boa qualidade de superfície e excelente controle dimensional


O princípio do processo de trefilação é, de certa forma, parecido com o da extrusão, ou seja, é necessário que o material metálico passe por uma matriz para ter seu diâmetro diminuído e seu comprimento aumentadoA grande diferença está no fato de que, em vez de ser empurrado, o material é puxado. Além disso, a trefilação é normalmente realizada a frio

Existem bancos de tração de até 100 toneladas, capazes de trabalhar a uma velocidade de até 100 metros por minuto, percorrendo distâncias de até 30 metros. Em alguns casos, vários conjuntos desse tipo podem ser montados em série, a fim de produzir arames e fios com diâmetros ainda menores


A barra que deve ser trefilada é chamada de fio de máquina. Ela deve ser apontada, para facilitar a passagem pela fieira, e presa por garras de tração que vão puxar o material para que ele adquira o diâmetro desejado

A fieira é uma ferramenta cilíndrica que contém um furo no centro por onde passa o fio, e cujo diâmetro vai diminuindo. Assim seu perfil apresenta o formato de um funil.


Tipos de TrefilaçãoTipos de Trefilação

Sem deslizamento

Com deslizamento


ExtrusãoExtrusão

É um processo de fabricação utilizado para obtenção de perfis com formato complicados ou, então, de tubos.A extrusão é um processo de fabricação de produtos semi-acabados, ou seja, produtos que ainda sofrerão outras operações, tais como corte, estampagem ou forjamento, antes de seu uso final.Consiste basicamente em forçar a passagem de um bloco de metal através do orifício de uma matriz. Isso é conseguido aplicando-se altas pressões ao material com o auxílio de um êmbolo.

ExtrusãoExtrusão

ExtrusãoExtrusão

De acordo com o tipo de metal, que deve suportar rigorosas condições de atrito e temperatura, e com a seção a ser obtida, a extrusão pode ser realizada a quente ou a frioOs metais mais duros, como o aço, passam normalmente pelo processo de extrusão a quente

Os equipamentos usados na extrusão consistem em prensas horizontais, mecânicas ou hidráulicas, com capacidades normais entre 1 500 e 5 mil toneladas. Prensas hidráulicas conseguem cargas de até 30 mil toneladas

ExtrusãoExtrusão

Direta e Indireta

Características da PeçaCaracterísticas da Peça

Seção transversal reduzida e grande comprimentoNa extrusão a quente, as reduções de área

conseguidas são da ordem de 1:20 (um para vinte). Isso significa que, se você tiver uma barra de 100 mm2 de área, ela pode ter sua área reduzida para 5 mm2Os materiais mais dúcteis, como o alumínio, podem passar por extrusão tanto a frio quanto a quente e obtêm reduções de área da ordem de 1:100 (um para cem)

Características da PeçaCaracterísticas da Peça

Na extrusão a frio, o material endurece por encruamento durante a deformação porque os grãos do metal se quebram e assim permanecem, aumentando as tensões na estrutura e, conseqüentemente, sua dureza. Na extrusão a quente, os grãos se reconstituem após a extrusão por causa da alta temperatura.

Passo a passoPasso a passo

Sequência de etapas normalmente seguida no processo de extrusão1. Fabricação de lingote ou tarugo de seção circular2. Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo3. Transporte do lingote ou tarugo aquecido para a câmara de extrusão4. Execução da extrusão com o tarugo aquecido apoiado diante da câmara de extrusão, o pistão é acionado e o material é empurrado para o interior da câmara5. Fim da extrusão o pistão recua e a câmara se afasta para a retirada do disco e da parte restante do tarugo6. Remoção dos resíduos de óxido com o auxílio de disco raspador acionado pelo pistão

ExtrusãoExtrusão

Formas ComerciaisFormas Comerciais

EstampagemEstampagem

É o processo de conformação, geralmente realizado a frio, que engloba um conjunto de operações

Por meio dessas operações, a chapa plana é submetida a transformações que a fazem adquirir uma nova forma geométrica, plana ou ocaAs operações de estampagem são realizadas por meio de prensas que podem ser mecânicas ou hidráulicas, dotadas ou não de dispositivos de alimentação automática das chapas, tiras cortadas, ou bobinas


As chapas metálicas de uso mais comum na estampagem são as feitas com as ligas de aço de baixo carbono, os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-manganês, alumínio-magnésio e o latão 70-30, que tem um dos melhores índices de estampabilidade entre os materiais metálicos

Na estampagem, além das prensas, são usadas ferramentas especiais chamadas estampos que se constituem basicamente de um punção (ou macho) e uma matriz


As operações básicas de estampagem são:

CorteDobramentoEstampagem profunda (ou "repuxo")

Estampagem: CorteEstampagem: Corte

O corte é a operação de cisalhamento de um material na qual uma ferramenta ou punção de corte é forçada contra uma matriz por intermédio da pressão exercida por uma prensa. Quando o punção desce, empurra o material para dentro da abertura da matriz.

CorteCorte

Estampagem:Estampagem:Dobramento e CurvamentoDobramento e Curvamento

O dobramento é a operação pela qual a peça anteriormente recortada é conformada com o auxílio de estampos de dobramento. Estes são formados por um punção e uma matriz normalmente montados em uma prensa

O material, em forma de chapa, barra, tubo ou vareta, é colocado entre o punção e a matriz. Na prensagem, uma parte é forçada contra a outra e com isso se obtém o perfil desejado



Dobramento e CurvamentoDobramento e Curvamento


Estampagem ProfundaEstampagem Profunda

É o processo de conformação mecânica em que chapas planas são conformadas no formato de um copo. Ela é realizada a frio e, dependendo da característica do produto, em uma ou mais fases de conformação. Por esse processo, produzem-se panelas, partes das latarias de carros como pára-lamas, capôs, portas, e peças como cartuchos e refletores parabólicos

Quando a profundidade do embutimento é grande, ou seja, tem a altura maior que o diâmetro da peça, e são necessárias várias operações sucessivas para obtê-la, tem-se a reestampagem.

Estampagem ProfundaEstampagem Profunda

Reestampagem Reestampagem

““Repuxo”Repuxo”

Estampagem: PunçãoEstampagem: Punção


SoldagemSoldagem

É o processo de união de materiais usado para obter a união localizada de metais, produzida por aquecimento, com ou sem a utilização de pressão e/ou material de adiçãoPode-se unir dois materiais parafusando, rebitando, colando; porém, a grande vantagem da soldagem é a possibilidade de obter uma união em que os materiais têm uma continuidade na aparência externa e também nas suas características e propriedades mecânicas e químicas, relacionadas à sua estrutura interna.

SoldagemSoldagem

SoldagemSoldagem

SoldagemSoldagem

O processo mecânico de usinagem é definido como sendo todo e qualquer processo onde se obtém uma peça pela remoção de materialPode-se usinar vários materiais, desde plásticos, pedras, madeira, metal, dentre tantos outros exemplos possíveisNa usinagem a utilização de equipamentos modernos, automáticos e muito avançados, onde a interferência do homem é mínima e muitas vezes até inexistente, possibilitam o desenvolvimento de peças com alta precisão dimensional e de elevada durabilidade

SoldagemSoldagem

O calor é necessário porque grande parte dos processos de soldagem envolve a fusão dos materiais, ou do material de adição, no local da solda.

Mesmo quando se usa pressão e, às vezes, o ponto de fusão não é atingido, o aquecimento facilita a plasticidade do metal e favorece a ação da pressão para a união dos metais

Soldagem por FusãoSoldagem por Fusão

A soldagem por fusão inclui a maioria dos processos mais versáteis usados atualmente

Soldagem por PontosSoldagem por Pontos

Outros processos se baseiam na aplicação de pressões elevadas na região a ser soldada. O aquecimento das peças a serem unidas facilita a ligação entre as partes.

Soldagem por CosturaSoldagem por Costura

Para unir duas chapas de 0,8mm de espessura, trabalha-se com uma corrente de aproximadamente 1500 A e uma força de 300kg

SoldabilidadeSoldabilidade

Metalurgia da SoldaMetalurgia da Solda

Soldagem ao Arco ElétricoSoldagem ao Arco Elétrico

Os processos mais comuns são:Soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestidoProcesso TIG (Tungsten Inert Gas), que quer dizer (eletrodo de) tungstênio e gás (de proteção) inerteProcessos MIG/MAG, (Metal Inert Gas e Metal Activ Gas), ou seja, metal e (proteção de) gás inerte, e metal e (proteção de) gás ativoArcosubmersoArcoplasma

eletrodo revestido

Tipos de SoldagemTipos de Soldagem

Tipos de SodagemTipos de Sodagem

Acabamento SuperficialAcabamento Superficial

É o processo, contido de diversas atividades e etapas distintas. Visam complementar as peças metálicas, aumentando a sua vida útil, beleza e aparência

A superfície de uma peça metálica, por mais bem acabada que ela esteja, sempre apresenta imperfeições superficiais que reduzem a possibilidade de uma melhor aparência


Dependendo da liga metálica em questão, se a superfície da peça for deixada por algum tempo sem nenhum tipo de proteção superficial ela pode se oxidar, no caso do ferro, enferrujar, tornando-a até inoperante

O acabamento superficial é processo que procura reduzir estas imperfeições superficiais e minimizar o grau de irregularidades superficiais existentes em uma peça


O acabamento superficial tem enorme influência no comportamento de uma peça, procura-se melhorar a superfície de um metal por vários aspectos, que vão desde redução de desgaste, redução do atrito, corrosão, melhoria na aparência, resistência à fadiga, transmissão de calor, propriedades óticas, escoamento de fluidos e superfícies de medição (micrômetros, paquímetros, etc.).

Tipos de AcabamentoTipos de Acabamento

EsmerilhamentoLixamentoPolimentoRetíficaPinturaDeposição superficial

EsmirilhamentoEsmirilhamento

Processo normalmente utilizado em fundições de metais para a retirada de canais de alimentação da superfície de peças fundidas ou após o processo de soldagem, para a retirada de excessos ou pingos de solda. Seu acabamento resultante é grosseiros e requer algum outro tipo de processo para que a peça tenha um bom aspecto superficial.

EsmirilhamentoEsmirilhamento

LixamentoLixamento

Processo normalmente utilizado, após o esmerilhamento, em fundições de metais, visando a retirada de sobras de metal para melhorar o aspecto superficial de uma peça fundidaConsegue-se um bom acabamento superficial utilizando-se lixas que variam de gramatura, que vão desde de grãos de óxidos cerâmicos tipo comercial 40, 60, 80, 100 e 200, para o lixamento grosseiro e de 200 a 1000 para o lixamento fino

LixamentoLixamento

PolimentoPolimento

Processo utilizado para melhorar a característica superficial de uma peça, trazendo uma excelente aparência superficial. O polimento é realizado com o auxílio de panos (feltros) especiais que com auxílio de pastas polidoras retiram a mínima imperfeição superficial de uma peça O polimento pode ser manual, semi-automatizado ou automatizado, com o auxílio de máquinas especiais

PolimentoPolimento

RetíficaRetífica

Processo mecânico onde submete-se uma dada superfície da peça, a equipamentos especiais que reduzem as imperfeições da mesma, estes equipamentos são máquinas, tornos ou até fresas mecânicas adaptados para esta atividade

RetíficaRetífica

PinturaPintura

Processo de deposição de materiais sobre a superfície de uma peça, onde procura-se recobrir a mesma e reduzir as suas imperfeições superficiais existentes, proporcionando a peça uma proteção adicional e evitando o contato do metal com o meio ambiente Com isso a durabilidade e a vida útil de uma peça é aumentada devido ao aumento da proteção contra a corrosão (oxidação)

Pintura EletrostáticaPintura Eletrostática

Um processo que vem crescendo, no meio industrial, é a pintura eletrostática, que nada mais é que a deposição de tintas por diferença de potencial que existe entre a tinta em pó e a peça metálica, depois realiza-se o cozimento da peça, recoberta com a tinta em pó, em fornos especiais a baixas temperaturas, realizando a cura da mesma e protegendo a peça

Pintura EletrostáticaPintura Eletrostática

UsinagemUsinagem

É todo e qualquer processo onde se obtém uma peça pela remoção de material. Na usinagem a utilização de equipamentos modernos, automáticos e muito avançados, onde a interferência do homem é mínima e muitas vezes até inexistente, possibilitam o desenvolvimento de peças com alta precisão dimensional e de elevada durabilidade.

UsinagemUsinagem

É todo e qualquer processo onde se obtém uma peça pela remoção de material. Na usinagem a utilização de equipamentos modernos, automáticos e muito avançados, onde a interferência do homem é mínima e muitas vezes até inexistente, possibilitam o desenvolvimento de peças com alta precisão dimensional e de elevada durabilidade.

Ferramentas e MáquinasFerramentas e Máquinas

SerraSerra

Equipamento utilizado para cortar peças de metal

Consiste de uma lâmina de aço que pode ser circular ou chapa fina (curta, de mão, ou longa), com uma enorme quantidade de dentes dispostos de forma a possibilitar o corte do metal

PlainaPlaina

Equipamento utilizado para formar superfícies planas nos metais

Normalmente adotado para peças grandes, onde a utilização de tornos não é a melhor opção. Consiste em passar uma ferramenta de corte, num movimento de vai e vem, sobre a superfície a ser aplainada

TornoTorno

Equipamento utilizado para usinar controladamente o metal, dentre outras funções

A peça em metal é fixada em uma placa de torno e ambas são rotacionadas (giram), em vários ciclos de rotação controláveis, por minuto, que visa retirar metal de uma determinada parte da peça, isso com o auxílio de uma ferramenta detalhadamente escolhida em função do metal, da rotação e da operação mecânica a ser realizada. Tanto a peça como a ferramenta de usinagem devem ser lubrificados para reduzir possíveis imperfeições superficiais e isso ocorre devido as temperaturas originadas na operação de trabalho

TornoTorno

FresaFresa

Este equipamento é utilizado para realizar a operação de rebaixar o metal, visando formar superfícies diferenciadas, que podem ser de topo ou em ângulo variados

A peça é fixada em uma morsa, que fica estática e a ferramenta se move sobre a mesma, girando ao redor de seu eixo, retirando o metal para formar a peça desejada

FresaFresa

FuradeiraFuradeira

Equipamento utilizado para realizar a operação de abrir furos no metal

Pode apenas abrir buracos redondos lisos, alargar buracos já existentes originários de processos anteriores, ou após a furação realizar outras operações nestes furos para as mais variadas finalidades, tais como inserir roscas, brochar e até raiar furos para originar a formação de raios internos nas peças, muito utilizado na parte interna de canos de armas, por exemplo

FuradeiraFuradeira

RosqueadeiraRosqueadeira

Equipamento utilizado para realizar a operação de construir roscas no metal

Essas podem ser roscar internas ou externas. Este processo é bastante complexo e requer muita habilidade do operador para a sua confecção manual, no caso de equipamentos automáticos, requer muito conhecimento técnico para a sua fabricação

RosqueadeiraRosqueadeira

BrocaBroca

Equipamento utilizado para realizar a operação de construir raias em câmaras internas de peças usinadas

Normalmente costuma-se produzir raias internas em canos de armas de mão, armas militares e canhões, que proporcionam o giro do projétil, quando o mesmo é disparado. Confere a superfície do metal elevada resistência mecânica, pois sua utilização proporciona compactação e esmagamento da superfície da peça

BrocaBroca

EcologiaEcologia

ReciclagemReciclagem

ColetaColeta

PrensagemPrensagem


LingotamentoLingotamento


FabricaçãoFabricação

Vantagens da ReciclagemVantagens da Reciclagem

Aumento do tempo de vidaEconomia de energiaRedução da quantidade de material em aterrosConservação dos recursos naturaisParticipação e aumento de consciência ambientalRedução da poluição atmosférica e dos recursos hídricosDiminuição dos impactos negativos da extração e refinação dos minériosCriação de emprego

……

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