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ETEC RUBENS DE FARIA E SOUZA

DISPOSITIVO DE FABRICAÇÃO DE FIVELA

PARA AMARRAÇÃO DE FARDOS

Sorocaba - SP 2009

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Jadison Nascimento da Si lva Leonardo Rafael

Luis Carlos Proença Peres Paulo Lobo Neto

Pedro Augusto de Carvalho Alves Renato Araujo de Souza

Wi l l iam Robson Morais da Si lva

DISPOSITIVO DE FABRICAÇÃO DE FIVELA

PARA AMARRAÇÃO DE FARDOS

Tcc apresentado à ETEC. “Rubens de Faria e

Souza”, como exigência parcial para conclusão do

curso de mecânica em 16/06/2009.

Orientador: Prof.(a) Hélio Canavesi Filho

Sorocaba - SP 2009

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Dedicamos primeiramente a Deus, que nos deu força, saúde e ânimo para concluir o curso. Aos nossos famíliares, que compartilharam com nossos ideais incentivando-nos a prosseguir na jornada, fossem quais fossem os obstáculos. E aos nossos professores que souberam compreender a ausência e tensão dos últimos meses, dedicamos esta conquista e a mais profunda admiração e respeito.

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AGRADECIMENTOS

Agradecemos a Deus, que com sua bondade infini ta, esteve sempre ao nosso lado. Às famíl ias, que nos apoiaram nessa caminhada. Hoje agradecemos pelo que f izeram ontem e o que representam para sempre. Gostaríamos também de registrar o agradecimento a todos os professores e, em especial , a nosso professor orientador, que tornou concreta a idéia e sempre se empenhou em nos auxi l iar antes e durante a realização do mesmo. Fica aqui o nosso muito obrigado !

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RESUMO

Este trabalho, fruto da dedicação de nosso grupo durante o transcorrer do

curso técnico em Mecânica, apresenta como objetivo desenvolver um dispositivo

manual, simplificado e econômico, visando à amarração de fardos de papelão,

plásticos, e entre outros. A pesquisa foi realizada para Cooperativa de Reciclagem

de Sorocaba (CORESO). Um dos integrantes do grupo tinha contato constante

com uma fivela de plástico, originando a idéia de usar algum material reciclável

para a fabricação de uma fivela. Depois de várias reuniões optamos por uma rolha

metálica, mais conhecida como “tampinha de garrafa”. Para chegar ao produto

final, desenvolvemos um dispositivo de fabricação que moldasse e estampasse a

tampinha para ser usada como um selo metálico na amarração de fardos. Sendo

assim, o operador deve produzir uma certa quantidade de tampinhas na matriz (1),

e em seguida, deverá trocar a punção e a matriz, conforme as instruções contidas

no manual, para que se possa realizar o segundo processo, de corte e dobra na

tampinha.

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SUMÁRIO

1.0 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 7

2.0 MEMORIAL DESCRITIVO ................................................................................ 9

2.1 MANUAL DO DISPOSITIVO..............................................................................10

2.2 MONTAGEM.........................................................................................................10

2.3 MODO DE OPERAÇÃO DOS DISPOSITIVOS ..............................................11

2.4 PASSOS PARA UTILIZAÇÃO DO DISPOSITIVO: ........................................11

2.5 NORMAS DE SEGURANÇA..............................................................................11

3.0 MEMORIAIS DE CÁLCULOS.......................................................................... 12

3.1 DEFINIÇÃO DA ÁREA DE CORTE DA ROLHA METÁLICA ....................... 12

3.2 FORÇA DE CORTE..................................................................................... 12

3.3 ESFORÇO INTERNO .................................................................................. 13

3.3A DECOMPOSIÇÃO DA FORÇA.......................................................................13

3.3B CÁLCULOS DAS REAÇÕES ..........................................................................14

3.3C REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DAS FORÇAS ......................................15

3.4 SECÇÃO TRANSVERSAL CIRCULAR ....................................................... 16

3.5 PINO ............................................................................................................ 17

4.0 MEMORIAL DE CUSTO.................................................................................. 18

5.0 CONCLUSÃO/ CONSIDERAÇÕES FINAIS.................................................... 19

6.0 REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA..................................................................... 20

ANEXOS .................................................................. Erro! Indicador não definido.

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1.0 Introdução O ser humano vem contribuindo com o processo de reciclagem, na qual é

composto de várias fases, porém sua realização depende de uma ação

fundamental: a separação prévia dos materiais.

Se o material reciclável for armazenado de forma adequada possibilita um

maior aproveitamento. Esse é o começo do que chamamos de coleta seletiva.

Trata-se da separação e recolhimento, desde a origem, dos materiais

potencialmente recicláveis, que após a coleta seletiva são levados a uma central

de triagem, geralmente numa cooperativa para separar os diversos tipos de

materiais que estarão sendo encaminhados para as industrias e/ou entrepostos.

Ao ser triado e separado se torna necessária a redução de volume para que o

transporte possa ser otimizado e o valor agregado de venda aumente em função

da economia de transporte. Para tal utilizamos a técnica de prensagem dos

materiais já separados por tipo. Ainda assim é necessário a padronização dos

fardos para que sejam aceitos pelos grandes sucateiros ou aparistas. Tais fardos

facilitam o armazenamento, o cálculo de peso médio dos materiais apenas

contando fardos, além é claro de permitir que estes fardos sejam estocados e

empilhados no próprio local até que forme um volume maior e possa ser

comercializado diretamente com a empresa consumidora final.

Em visita a Cooperativa de Reciclagem de Sorocaba (CORESO), observamos

a dificuldade que os seus cooperados enfrentam ao amarrar fardos manualmente.

Em vista disso, procuramos maneiras de melhorar a qualidade do atual sistema de

amarração e trazer ao mesmo mais segurança.

Tivemos a idéia de criar um dispositivo de estampagem para que seja

produzida uma fivela de material reciclável, para que essa seja aplicada ao

sistema juntamente com a fita PET utilizada pelo mesmo.

Para a realização do projeto buscamos conhecimentos em estampagens,

resistência dos materiais e cálculos técnicos em gerais.

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Concluímos que o processo utilizado hoje, amarração de fardos com nó é

rudimentar, pois além de trazer risco a integridade física do cooperado, não

contribui em nada para a qualidade produtiva. Contudo, com a utilização do selo

metálico, o processo será simplificado, proporcionando uma maior produtividade,

qualidade na amarração dos fardos e segurança aos cooperados.

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2.0 Memorial descritivo

A construção do dispositivo manual para confecção da fivela de rolha metálica

para fardos de garrafas PET, papelão e entre outros. Necessita dos seguintes

materiais:

- Corpo de ferro fundido com 200 mm de comprimento, 200 mm de altura e

50 mm de largura;

- Uma alavanca de aço 1020, cujas dimensões é de 500 mm de comprimento

e diâmetro de 20 mm;

- Porta-punção de aço 1020 com 140 mm de comprimento e diâmetro em

que é alojada a punção;

- Duas punções de aço RCC com 12 mm de comprimento e 38 mm de

diâmetro;

- Uma matriz de aço RCC no formado “rabo de andorinha”, com dimensões

de 100 mm de comprimento, 50 mm de largura e 40 mm de altura;

- Dois pinos;

- Cinco parafusos sextavados;

- Três parafusos Allen;

Para fazer uso das fivelas nos fardos, devem-se compactar os materiais

devidamente separados. Depois de compactar os fardos numa prensa hidráulica,

devem-se abrir as comportas frontais para introduzir as fitas nas calhas, depois de

unir as extremidades da fita, introduza no rasgo central, feito isso, separe as

extremidades das fitas, e introduza uma para o rasgo esquerdo e outra para o

rasgo direito, puxe as fitas, de forma que a fivela fique próxima do fardo, mas não

estique demais, feche as abas com auxilio de um alicate e pressione para que

fique firme, repita os passos anteriores por mais quatro vezes.

O equipamento por ser simples de fabricar, economiza material e facilita o

manuseio e transporte, pois possui um sistema de alavanca para o conforto do

cooperado, e é de grande utilidade, pois pode ser aplicado em outras

cooperativas.

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2.1 Manual do dispositivo O dispositivo de fabricação de fivelas de rolhas metálicas permite amarrar

fitas/cinta nos fardos com mínimo de esforço e de forma segura.

Os dispositivos possuem um corpo na qual consta uma alavanca com uma porta-

punção onde serão colocadas as punções, sob a matriz será colocado uma

tampinha que sofrerá uma pressão para abrir, e posteriormente cortar e dobrar,

resultando o produto final, a fivela. Após a prensagem dos materiais, passe as

fitas /cinta ao redor dos fardos, pegue a fivela; no rasgo do centro introduza as

duas extremidades da fita, depois em cada rasgo laterais, coloque as pontas

separadas, dobre as duas abas e com auxilio de um alicate selador, una-as para

selar.

Importante: Não estique muito a fita, pois retirando a prensa sobre o fardo irá

resultar uma pressão que poderá romper a fita e/ou fivelas.

2.2 Montagem

Para montagem do dispositivo, deve seguir os seguintes procedimentos:

• Fixar o parafuso (1) no corpo e posteriormente o parafuso (2) no porta-

punção;

• Posicionar a alavanca junto ao corpo e fixá-lo com o pino;

• Passar a porta-punção na cavidade da base, em seguida pelo orifício do

corpo, posicionando-o, no rasgo da alavanca e fixando-o pino no oblongo;

• Posicionar a matriz, ao corpo, mas antes, aplicar graça na estrutura;

• Colocar a manopla de borracha na alavanca;

• Fixar o dispositivo numa bancada;

• Pôr a punção de compactação e posteriormente o de corte e dobra;

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2.3 Modo de operação dos dispositivos

Antes mesmo de utilizar o dispositivo, é importante ter mínimo de cuidado com a

fita:

• Certifique-se que as fitas não fiquem expostas ao calor, para evitar o seu

ressecamento;

• Evite utilizar fita que contém trincas ou rachaduras;

2.4 Passos para utilização do dispositivo:

• Levante a alavanca, introduzindo a punção de compactação no porta-punção,

coloque rolha metálica com a base voltada para baixo na matriz (A);

• Pressione alavanca do dispositivo para baixo, até obter o perfil desejado;

• Retire o material resultante;

• Troque a matriz de compactação “A”, pela matriz “B” e posteriormente a

punção de corte e dobra (B);

• Levante a alavanca e coloque o material resultante na matriz (B);

• Pressione a alavanca do dispositivo para baixo, até cortar e dobrar;

• Retire a fivela acabada,

E está pronto para ser utilizada.

2.5 Normas de segurança

Observamos que o usuário que for utilizar este equipamento deve-se:

• Utilizar luvas e óculos de segurança;

• Seguir os procedimentos de utilização do equipamento;

• Fica a recomendação de não expor as mãos na matriz e nas punções, risco

de esmagamento e cortes, podendo até as perdas dos membros;

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Dados

Ac

Pc

e

3.0 Memoriais de cálculos 3.1 Definição da Área de corte da rolha metálica Sabendo que a rolha metálica irá apresentar rasgo; com efeito “hélice” em que a chapa tende a se enrolar.Definimos o perímetro de corte que será responsável por calcular a área de corte e a força aplicada na extremidade da alavanca, isso veremos mais adiante.

3.2 Força de corte Com base entre a tensão de ruptura e Área da rolha metálica será calculada a força de corte que será aplicada na rolha. -Resistência Mecânica da rolha metálica:

Onde: 4600 Kgf/cm2 = 46 Kgf/mm2

Fc = σr x Ac

Fc = 46 x 13,375

Fc = 615,25 Kgf

Descrição Tensão de ruptura

Índice 4600

Unidade Kgf/cm2

Dados

Fc

σr

Ac

Descrições

Força de corte

Tensão de ruptura

Área de corte

Valores/Unidades

(valor a ser calculado)

Kgf/cm2

mm2

Descrições

Área de corte

Perímetro de corte

Espessura

Valores/Unidades

(Valor a ser calculado)

mm

mm

Ac = Pc x e

Ac =26,75 x 0,5

Ac = 13,375 mm2

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3.3 Esforço interno Para determinar os esforço da estrutura faz-se necessário conhecer os valores das forças e do momento resistentes que estão atuando. Sendo que estes são obtidos aplicando-se as equações de equilíbrio.

3.3A Decomposição da força Dada uma força, podemos determinar as componentes vertical e horizontal, através da trigonometria.

FV = sen30° x 615,25 = 307,625Kgf

FH = cos30° x 615,25 = 532,82Kgf

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3.3B Cálculos das reações Definir as forças reativas de modo que força a resultante de forças e momentos sejam nulas.

Dados

Ra

Rb

Rc

Fc

Fn

A

B

C

Descrições

Força tangencial

Força tangencial

Força longitudinal

Força de corte

Força normal

Distância entre Ra e Fc

Distância entre Fc e Rb

Distância total

Valores/Unidades

(valor a ser calculado)

(valor a ser calculado)

(valor a ser calculado)

Kgf

Kgf

mm

mm

ΣmRa = 0

Fc x A + Rb x C = 0

307,625 x 100 + Rb x 500 = 0

30762,5 + 500 x Rb = 0

Rb = - 30762,5/ 500

Rb = - 61,525 Kgf

ΣvRa = 0

Ra + FC – Rb = 0

Ra + 307,625 – 61,525 = 0

Ra = - 307,625 + 61,525

Ra = - 246,10 Kgf

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3.3C Representações gráficas das forças No diagrama podemos observar de forma objetiva as variações das forças e momentos atuantes ao longo da estrutura.

Σhra = 0

Rc + Fn = 0

Rc + 532,82 = 0

Rc = -532,82 Kgf

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3.4 Secção transversal circular Dimensionando o diâmetro da alavanca para estrutura, o material a ser utilizado é aço ABNT 1020 cujo σe=280Mpa (tensão escoamento) e o fator de segurança K=2. Sabe-se que o cabo tem 500 mm de comprimento e momento maximo é de 24610 Kgf.

σr

√√√√√√√√√

Mt ≤ π \ d3 \ 32

24610x103 \ π x d3 \ 32 ≤ 280x106 \ 2

24610x103 x 32 \ π x d3 ≤ 140x106

787,52x106 \ π x 140x106 ≤ d3

787,52x106 \ 439,82x106 ≤ d3 3√1,79 ≤ 3√d3

d ≥ 1,21 mm

Como o resultado do diâmetro é baixo,consideramos esse valor, sendo mínimo e

autodimensionando a alavanca com diãmetro de 20 mm.

Dados MT

d τe

K

Valores /Unidades (a valor a ser calculado)

mm Mpa

-

Descrição Momento torsor maximo

diâmetro Tensão escoamento

Coeficiente de segurança

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3.5 Pino Definindo pino para o posicionamento da alavanca na estrutura, sabe - se que a

força axial sofrida pela mesma é de 532,82 kgf e o material a ser utilizado é o aço

ABNT 1020 com σadm = 105 Mpa (tensão admissível).

Obs .: sabe-se que a forca axial, é divida sobre a estrutura ,portanto a força considerado para essa, é de aproximadamente de 266,41 kgf (ou 2,66.103 gf). F \ S ≤ σadm

2,66x103 \ 105x106 ≤ S 25,33x10-6 ≤ π x d2 \ 4 25,33x106 x 4 \ π ≤ d2 √101,32x10-6 ≤ √d2 d = 10,07 mm O valor do diãmetro que consideramos para esse pino foi de 10 mm.

Dados d F S

σadm

Descrição diâmetro

Força axial Secção

Tensãoadmissível

Valores /Unidades (avalor a ser calculado)

Kgf -

Mpa

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4.0 Memorial de custo

O custo estimado para a fabricação do dispoitivo de fabricaçõa da fivela, fica em

torno de R$ 2150,25.

No caso do projeto aqui apresentado, optamos pelo processo de fundição devido

ao baixo custo em comporação com o processo de conformação. Para a alavanca

e o porta-punção escolhemos o SAE 1020, pois serem facilmente encontrado em

processo de usinagem e para as ferramentas de estampagem , tanto a punção de

compactação quanto a de corte e dobra são de Aço AISI D6 e a matriz Aço VND,

encarecendo o projeto, devido ao fato de serem temperado, refenido e retificado.

E por fim, os componentes de fixação escolhemos os padrões normalizados

encontrados facilmente no mercado.

Todos os orçamentos do projeto, com o respectivo fabricantes se encontra

anexados.

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5.0 Conclusão/Considerações finais

Para a realização do projeto colocamos em prática os conhecimentos adquiridos

no transcorrer do curso de mecânica, através do desenvolvimento de um projeto

ecologicamente correto e econômico. Onde o sistema proposto, atender as

necessidades dos cooperados da CORESO em questões de segurança e

agilidade. O dispositivo tem uma manutenção que não exige altos custos. E para

terminar, podemos aplicar esse sistema em outras cooperativas, além de obter

uma renda extra, vendendo as fivelas.

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6.0 Referência bibliografica Livros: Guidetti ,Cesar A. ;Miranda,Renato J. P. C. Resistência dos materiais. São paulo: Departamento de publicação da F.E.I, 1976. Proença,Franscesco. Protec projetista de máquinas. São Paulo: editora F. Proença, 1988. Proença,Franscesco. Protec desenhista de máquinas. São Paulo: editora F. Proença,1988. Apostilas: Éber,Tecnologia para desenvolvimento projetos (TP II). Propriedades Mecânicas, Sorocaba, p. 11. Damasceno, Deoclécio; Raszl , Ronaldo. Tecnologia Mecânica. O processo de fundição, Sorocaba, p. 17-19. Arquivo da internet: Signode Brasileira Ltda. Catalogo sistema de embalagem Signode para aplicação de fitas de aços e plasticos, p.6 . São Paulo,2002. Disponivel em : < http//www.signode.com.br/produtos_03_ferplas_01.php >. Acesso em : 03 fev. 2009, 15h30. Embalagensphithil. São Paulo,2001.Disponível em: http://www.embalagensphithil.com.br/index.asp?id_menu=18&id_Categoria=18&&fita_de_arquear.Acesso em:03 fev. 2009,17:00. Fitasplasticas. São Paulo,2001.Disponível em: <http://www.fitasplasticas.com/fivelasplasticas.html>. Acesso em:03 fev. 2009,18:00 Microservice. São Paulo,2001.Disponível em:<http://www.microservice.com.br/ps/Paginas/JK1219.aspx>. Acesso em:03 fev. 2009,18:00 Mcmaster. USA.Disponível em: http://www.mcmaster.com/#. Acessado em:23.mai.2009,20:00. Empresa sckar.São Paulo.Disponível em:www.sckar.com.br/. Acessado em: 26.mai.2009, 15:00. Empresa fundicaocarminelombardi.Disponível em: www.fundicaocarminelombardi.com.br/. Acessado em:26.mai.2009, 16:00.