Materiais - Processos de Fabricação

TECNOLOGIAMECÂNICA

Técnico em Mecânica

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PRODUTOS SIDERÚRGICOS

A carga num alto-forno é feita na parte superior e constado seguinte: minério de ferro a reduzir (hematita), coque ou carvãode lenha (para fornecer o calor e o CO necessários à redução), efundente (calcário) para fluidificar as impurezas e formar umaescória mais fusível.

Na parte inferior, logo acima do cadinho é injetado arquente para alimentar a combustão do carvão. Das reações quese dão resultam os seguintes produtos:

1. gusa que goteja dentro do cadinho2. a escória que flutua sobre a gusa3. gases

A gusa é recolhida para ulteriores transformações (ob-tenção de ferro fundido e aço).

A escória é aproveitada para o fabrico de tijolos refratá-rios, cimento, lã mineral e lastro de pavimentação.

Os gases saem pela parte superior e são recolhidos parasua utilização como combustível.

FERRO FUNDIDO

A gusa retirada do alto-forno pode ser solidificada em blocos.Refundido num forno cubilô, junto com sucatas de ferro fundido eaço dá origem ao ferro fundido. É um ferro de segunda fusão. Éutilizado para a fabri-cação de peças fun-didas. A temperatu-ra de fusão é em tornode 1200° C.

FORNO CUBILÔ⇒

AÇO

O aço é um produto resultante:

1.) Do refino da gusa bruta no conversor Bessemer ouThomas (figura abaixo) a ar ou a oxigênio;

No conversor o oxigênio ou o ar é insuflado entre a massa líquidadeixando-a gorgulhar.

Esses conversores são usados para refino da gusa rica em silício(Si) e pobre em fósforo (P), também serve para o refino do Chumbo(Pb), Cobre (Cu) e Níquel (Ni).

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2.) Do refino da gusa bruta com sucatas de aço ou deferro fundido em fornos como o Siemens-Martin e elétrico;

FORNO SIEMENS MARTIN

FORNO ELÉTRICO

3.) Da refusão de sucata de aço em qualquer forno, menos do tipoconversor. A temperatura de fusão do aço é em torno de 1350 à1400° C.

FERRO FUNDIDO

É uma liga de ferro-carbono que contém 2 a 6,7 % de carbono(industrialmente de 2,5 a 5 % C).

As impurezas do minério de ferro e do carvão, deixam no ferrofundido, pequenas porcentagens de silício, manganês, enxofre efósforo. Os dois primeiros melhoram as qualidades do ferro fundi-do, o mesmo não acontecendo com os outros dois.

O silício favorece a formação do ferro fundido cinzento e o manga-nês, o ferro fundido branco.

Características do ferro fundido cinzento:

1. o carbono se apresenta quase todo em estado livre, sob aforma de palhetas pretas de grafita;

2. quando quebrado, a parte fraturada é escura devido à grafita;3. apresenta elevadas porcentagens de carbono, 3,5 a 5 % e

silício 2,5 %;4. muito resistente à compressão. Não resiste bem à tração;5. fácil de ser trabalhado pelas ferramentas manuais e de ser

usinado nas máquinas;6. funde-se a 1200° C, apresentando-se muito líquido, condição

que é a melhor para a boa modelagem de peças.

Características do ferro fundido branco:

1. quando quebrado, a parte fraturada é brilhante e branca;2. tem baixo teor de carbono, 2,5 a 3 % e silício 1 %;3. muito duro, quebradiço e difícil de ser usinado;4. funde-se a 1160 ° C mas são é bom para a modelagem porque

permanece pouco tempo em estado líquido

AÇO AO CARBONO

É uma liga de ferro-carbono que contém 0 a 2 % de carbono (in-dustrialmente de 0,05 a 1,7 %).

Apresenta também pequenas porcentagens de manganês, silício,fósforo e enxofre.

Depois do ferro o carbono é o elemento mais importante. É oelemento determinativo do aço: a quantidade de carbono define otipo de aço em doce ou duro. O aumento do carbono resulta noaumento da dureza e da resistência à tração e diminuição da resis-tência e da maleabilidade.

No aço doce, o manganês, em pequena porcentagem torna-o dútile maleável. No aço rico em carbono, entretanto, o manganêsendurece o aço e aumenta-lhe a resistência.

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O silício torna o aço mais duro e tenaz, evita a porosidade, removeos gases, os óxidos, as falhas e vazios na massa do aço. É umelemento purificador.

O fósforo quando em teor elevado torna o aço frágil e quebradiço,motivo pelo qual se deve reduzi-lo ao mínimo possível, já que nãose pode eliminá-lo integralmente.

O enxofre é também um elemento prejudicial ao aço, tornando-ogranuloso e áspero, devido aos gases que produz na massa metá-lica. O enxofre enfraquece a resistência do aço.

Característica do aço:

1. cor acinzentada;2. peso específico: 7,8g/cm3 ;3. temperatura de fusão: 1350 a 1400º C;4. maleável (lamina-se bem);5. dúctil (estira-se bem em fios)6. tenaz (resiste bem à tração, à compressão e a outros esforços

de deformação lenta);7. deixa-se soldar, isto é, uma barra de aço liga-se a outra pela

ação do calor (solda autágena) ou pela ação combinada do ca-lor com os choques, na bigorna ou no martelete (caldeamento);

8. deixa-se trabalhar bem pelas ferramentas de corte;9. apresenta boa resiliência, isto é, resiste bem aos choques;10. com determinadas porcentagens de carbono, apresenta condi-

ções especiais de dureza (adquire têmpera);11. com determinadas porcentagens de carbono, é mais elástico;12. oferece grande resistência à ruptura.

Pelo teor de C costuma-se classificar os aços em:• aços extra-doces < 0,15 % C• aços doce 0,15 - 0,30 % C• aços meio-doces 0,30 - 0,40 % C• aços meio-duros 0,40 - 0,60 % C• aços duros 0,60 - 0,70 % C• aços extra-duros 0,70 - 1,20 % C

AÇOS LIGA OU AÇOS ESPECIAIS

Além do ferro-carbono contém outros elementos, chamados ele-mentos de adição: níquel, cromo, manganês, tungstênio, molibdê-nio, vanádio, cobalto, silício e alumínio.

Estes elementos são adicionados em quantidades que proporcio-nam determinadas características ao aço, tais como: resistência àtração e à corrosão, elasticidade, dureza, etc., bem melhores doque as dos aços-carbono comuns.

Dependendo da porcentagem dos elementos obtém-se: aços deusinagem, aços para cementação, aços para beneficiamento, açospara molas, aços para ferramentas, aços resistentes à corrosão eao calor (inoxidáveis), aços com propriedades físicas especiais,aços para válvulas de motores de explosão, etc...

Aço prata é uma denominação comercial dos aços ferramentas (aocarbono ou especial) de bitola pequena, temperáveis em água ouem óleo. Apresenta aparência brilhante, prateada.

FORMAS COMERCIAIS DOS AÇOS

Os aços de baixo teor de carbono (< 0,30 %) são vendidos naforma de vergalhões, perfilados (L, T, duplo T, H, U, etc.) chapas,fios e tubos.

Os aços com médio e alto teor de carbono (> 0,30 %) são encon-trados no comércio na forma de vergalhões (chatos, quadrados,redondos, sextavados) chapas e fios.

As chapas são em geral:

• chapas pretas: tais como saem dos laminadores;• chapas galvanizadas: revestidas de zinco;• chapas estanhadas (folhas de flandres).

Os tubos podem ser:

• com costura: resultam da curvatura de chapas estreitas, cujasbordas são encostadas e soldadas por processo automático.

• sem costura: produzidos por meio de perfuração, a quente, emmáquinas chamadas prensas de extrusão.

CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

1 - Classificação da DIN (alemã)

a) Aços ao carbono:

Usa-se o símbolo St (stahl = aço), seguido da resistência mínima àtração.

Ex.: St 42 ( σtr = 42 Kg/mm2)

No caso de aços de qualidade emprega-se a letra C seguido doteor de carbono multiplicado por 100.

Ex.: C 35 (teor médio de C = 0,35 %)

Quando o aço é fino (c/baixo teor de P e S), usa-se o símbolo CKseguido do teor médio de C multiplicado por 100.

Ex.: CK 15 (aço fino com teor médio de C = 0,15 %)

b) Aços liga

No caso de baixa liga, os aços são representados de acordo com oseguinte exemplo.

25 Cr Mo 4

Elementos liga Multiplicador

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W 04Al, Cu, Mo, Ti, V 10

P, S, N, C 100

Ex.: 10 Cr Mo 9 10 C = 0,10 %Cr x 4 = 9Cr = 2,25 %Mo x 10 = 10 Mo = 1 %

No caso de aços de alta liga (> 5%) a designação é feita antepon-do-se a letra X, e dispensando os multiplicadores com exceção domultiplicador do C.

Ex.: X 10 Cr Ni Ti 1892 0 ,1 % C 18 % Cr9 % Ni 2 % Ti

Aços e ferros fundidos:

GG (grauguss) fe fo cinzento GH (hartguss) fe fo em coquilhaGT (temperguss) fe fo nodular GS (stahlguss) aço fundido

Ex.: GG 18 - fe fo cinzento com σtr = 18Kg/mm2

GS 22 Mo 4 - aço fundido com 0,22 C e 0,4 % Mo

Teor C multiplicadopor 100

% final, obtida através doliga, no caso, o do cromo

símbolos dos elementos liga

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Símbolos complementares:

M aço Siemens-Martin Y aço L.D.T aço Thomas E aço de forno elétricoW aço Bessemer

Ex.: MSt 60 aço Siemens-Martin com σtr = 60Kg/mm2

B .por usinagem (Bearbeiten)V beneficiado (verguten)E cementado (Einsatzhaerten )N normalizado (Normalgluehen)G recozido (Gluehen)K deformado a frio

Ex.: M 16 Mn Cr 5 G aço Siemens-Martin recozido mole E 36 Cr Ni Mo 4 V aço de forno elétrico, beneficiado

2 - Classificação da ABNT

É a adotada pela SAE. Os dois primeiros algarismo definem otipo de aço e os dois últimos (XX) o teor de C divido por 100.

Ex.: SAE 3150 (1,25 Ni, 0,65 Cr, 0,50 % C)

Os aços fundidos são designados por 4 algarismos seguidos porAF. Os dois primeiros indicam a tensão de ruptura em Kg/mm2 eos dois últimos a elongação em %.Ex.: 4524 AF

C = carbono Ni = níquel Mo = molibdênioV = vanádio Mn = manganês

DenominaçãoTipos

ABNT VillaresCaracterísticas e composi-

ção em %

AçosC

10XX11XX13XX

T-13XX

VT-XX---

ComunsUsinagem fácil ou Resulf.Ao manganês - 1,75 MnCom elevado teor de Mn

AçosNi

20XX21XX23XX25XX

----

0,5 Ni1,5 Ni3,5 Ni5,0 Ni

AçosNi - Cr

30XX31XX32XX33XX34XX

-----

inox e resist. À altastemperaturas1,25 Ni - 0,65 Cr1,75 Ni - 1,0Cr3,5 Ni - 1,5 Cr3,0 Ni - 0,8 Cr

AçosMo


-VL-XXVM-XX

--

0,25 Mo0,90 Cr - 0,20 Mo1,75 Ni - 0,80 Cr - 0,25 Mo1,75 Ni - 0,25 Mo3,5 Ni - 0,25 Mo

AçosCromo

50XX50XXX501XX51XX

51XXX511XX514XX515XX52XX

52XXX521XX

---

VR-XX-------

0,3 - 0,6 Cr0,5 Cr - 1,0 C0,5 Cr (para rolamentos)0,8 - 1,05 Cr1,0 Cr - 1,0 C1,0 CrResistente ao calorResistente ao calor1,20 Cr1,45 Cr - 1,0 C1,45 Cr

AçosNi -CrMo


VB-XX-

VA-XX--

0,55 Ni - 0,5 Cr - 0,20 Mo0,55 Ni - 0,5 CR - 0,25 Mo3,25 Ni - 1,2 Cr - 1,12 MO0,55 Ni - 0,17 Cr - 0,20 Mo1,0 Ni - 0,8 Cr - 0,25 Mo

Vários

61XX70XX92XX94XX

VN-XX-

VS-XX-

0,9 Cr - 0,15 VAço tungstênio2,0 Si - 0,55 Mn1,0 Mn - 0,45 Ni - 0,4 Cr0,12 Mo

INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS NOS AÇOS LIGA

ALUMINIO (Al) - Tem efeito semelhante ao do silício. É conside-rado um importante desoxidante na fabricação do aço.Apresenta também uma grande afinidade pelo nitrogênio e, poresta razão, é um elemento de liga muito importante para os açosque serão submetidos à nitretação, pois facilita a penetração donitrogênio.

BORO (B) - Quando adicionado em quantidade variável de 0,001 a0,003 % melhora a temperabilidade, a penetração de tempera, aendurecibilidade, a resistência à fadiga, as características de lami-nação, forjamento e usinagem.

CHUMBO (Pb) - Ele não se liga ao ferro, quando adicionado aeste, espalha-se uniformemente na sua massa em partículas finís-simas.Uma adição de 0,2 a 0,25 % Pb melhora grandemente a usinabili-dade dos aços sem prejudicar qualquer sua propriedade mecânica.

COBALTO (Co) - Sozinho não melhora os aços. É sempreutilizado em liga com outros metais, como o Cr, Mo, W, V.O Co confere aos aços uma granulação finíssima, com grandecapacidade de corte, e resistência ao calor, como nos aços rápi-dos, influi nas propriedades magnéticas.Os aços com Co são empregados em ferramentas com altas velo-cidades de corte.

COBRE (Cu) - Aumenta o limite de escoamento e a resistência doaço, mas diminui o alongamento.O principal efeito é o aumento da resistência `a corrosão atmosféri-ca. A presença de 0,25 % Cu no aço é suficiente para dobrar estaresistência em relação aos aços carbono comuns.

CROMO (Cr) - Aumenta a resistência ao desgaste, a dureza emoderadamente a capacidade de corte.Aumenta a penetração de tempera.

ENXOFRE (S) - Prejudicial ao aço, pois torna-o frágil e quebradi-ço.Para fabricação em série de peças pequenas usam-se aços resul-furados. A adição de S proporciona aços de fácil usinagem, poisos cavacos se destacam em pequenos pedaços.

FÓSFORO (P) - É uma impureza normal existente nos aços. Éprejudicial. Sua única ação benéfica é a de aumentar a usinabili-dade dos aços de corte fácil .

MANGANES (Mn) - Depois do carbono, é talvez o elemento maisimportante no aço. Baixa a temperatura de tempera e diminui asdeformações por ela produzidas.O Mn dá bons aços de tempera em óleo, mas dificulta a usinagempor ferramentas cortantes. Os aços apresentam boa solda e fácilforjamento. Aços com 1,5 a 5 % Mn são frágeis mas duros. Com0,8 a 1,5 % C e 11 a 14 % Mn são dúcteis, resistentes ao desgastee aos choques.Os aços Mn são empregados em ferramentas, machos, cosinetes,pentes de roscas, etc.

MOLIBDÊNIO (Mo) - Os aços Mo apenas, são poucos tenazes,por isso o Mo nunca é utilizado sozinho, mais com outros elemen-tos de liga como Cr, W, etc.Proporciona aços de granulação fina.Juntamente com o Cr dá aços Cr-Mo, de grande resistência, princi-palmente aos esforços repetidos.

Proporciona aços rápidos, empregados na construção de estam-pos, matrizes, laminas de corte submetidas a grandes cargas, etc.

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NÍQUEL (Ni) - É o mais importante dos elementos liga que au-mentam a tenacidade, a carga de ruptura e o limite de elasticidadedos aços.Dá boa ductilidade e boa resistência `a corrosão.Teores elevados de Ni produzem aços inoxidáveis.O Ni permite grande penetração de tempera. Os aços Ni apresen-tam grande tenacidade e alta resistência mecânica também a altastemperaturas.Aços com 1 a 3 % Ni são empregados em ferramentas.

SILÍCIO (Si) - É praticamente pouco usado sozinho. Torna osaços de forjamento difícil e praticamente não soldáveis. É usadoem geral em ligas com o Mn, Mo, Cr.O Si é o único metaloide que pode ser utilizado nos aços semprejudicá-los.Aumenta a temperatura e a penetração de tempera, assim como aelasticidade e a resistência. Suprime o magnetismo. Acalma osaços e melhora a resistência à corrosão atmosférica.

TUNGSTÊNIO (W) - Elemento importante na formação de açosrápidos. Dá aos aços maior capacidade de corte e maior dureza.Os aços rápidos com liga de W conservam o fio de corte mesmoquando, pelas condições de trabalho, aquecem ao rubro.Os aços com 13 a 18 % W apresentam grande resistência mesmoem elevadas temperaturas. São empregados em ferramentas decorte de todas as espécies.

VANADIO (V) - O V é excelente desoxidante. Os aços que con-tem V são isentos de bolhas de gás e portanto altamente homogê-neos, dando a eles maior capacidade de forjagem , estampagem eusinagem. Em virtude de sua alta resistência, as ferramentas deaço V podem ter secções bastante reduzidas. O V entra em quasetodas as ligas que compõem os aços rápidos.Geralmente os aços Cr-V contem 0,13 a 1,1 % C, 0,5 a 1,5 % Cr,0,15 a 0,3 % V. São empregados na fabricação de talhadeiraspara máquinas rebarbadoras e ferramentas para grandes esforços:chaxes, alicates, alavancas, etc.

DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DOFERRO-CARBONO (Fe-C)

As ligas de ferro – carbono são as mais utilizadas dentretodas as ligas metálicas. O ferro é um metal abundante na crostaterrestre e caracteriza-se por ligar-se com outros elementos, metá-licos ou não metálicos, dos quais o principal é o carbono. O dia-grama ferro - carbono é fundamental para facilitar a compreensãosobre o que ocorre com as ligas ferrosas quando submetidas aoperações de tratamento térmico, que modificam suas proprieda-des mecânicas para aplicações sob as mais variadas condições deserviço.

Inicialmente, observaremos as transformações do ele-mento ferro quando submetido ao aquecimento ou resfriamentolentos.

O ferro, como todos os metais tem uma estrutura cristali-na. A disposição própria e regular dos átomos de cada metal, emforma de cristais, se chama rede cristalina ou reticulado cristalino.

ALOTROPIA DO FERRO PURO*ALOTROPIA: é um fenômeno químico que consiste em poder umelemento químico cristalizar-se em mais de um sistema cristalino eter por isso diferentes propriedades físicas.

*FENÔMENO DE CRISTALIZAÇÃO: é o fenômeno em que as“células unitárias” se reúnem e forma uma rede cristalina ou retícu-lo cristalino.

*CÉLULA UNITÁRIA: é o agrupamento dos átomos metálicos queprocuram ocupar posições definidas e ordenadas que se repetemem três dimensões formando uma figura geométrica regular.

Os metais formam três importantes retículos cristalinosque são:

I- RETICULADO CÚBICO DE CORPO CENTRADO (CCC)

Contem 9 átomosMetais: Césio, Rubídio, Potássio, Sódio, Tungstênio, Molibdênio,Vanádio, e Ferro. (temperatura ambiente)

II- RETICULADO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)

Contem 14 átomosMetais: Cálcio, Chumbo, Ouro, Prata, Alumínio, Cobre, Cobalto,Níquel, e Ferro. (temperaturas elevadas)

III- RETÍCULO HEXAGONAL COMPACTO (HC) (Disposi-ção compacta)

Contém 17 átomosMetais: Magnésio, Zinco , Titânio , etc...

O conjunto de “células unitárias” forma os cristais. Os cristaisadquirem contornos irregulares, devido aos pontos de contato decada conjunto e desse modo passam a receber o nome de“GRÃOS CRISTALINOS”.

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O “Graõ Cristalino” é constituídos por milhares de célulasunitárias.

Os grãos podem ser observados melhor com auxílio de um micros-cópio metalográfico. A figura, abaixo, ilustra uma peça de aço debaixo teor de carbono, com a superfície polida e atacada quimica-mente ampliada muitas vezes.

As regiões claras e escuras, todas com contornos bemdefinidos como se fossem uma colmeia, são os grãos.

O ferro sólido, quando aquecido ou resfriado, apresentadiferentes estruturas em seu reticulado cristalino; conseqüentemen-te, suas propriedades também ficam diferentes. Esse fenômeno sedenomina alotropia e é representado pelas letras do alfabeto grego:α, β, γ, δ, etc.

O gráfico a seguir mostra a curva característica de resfri-amento ou aquecimento. do ferro puro e sua correspondente trans-formação alotrópica.

No intervalo de 1538ºC e 1394ºC o ferro puro se solidifi-ca em reticulado cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe δ(ferro delta).

A 1394ºC se realiza a reestruturação do reticulado cúbi-co de corpo centrado em reticulado cúbico de face centrada,permanecendo até 912ºC. O reticulado cúbico de face centradaCFC denomina-se Fe γ (ferro gama) ou austenita.

A 912ºC o ferro puro sofre mudança na estrutura do reti-culado novamente para cúbico de corpo centrado CCC, chamadoFe α ( ferro alfa) ou ferrita. Abaixo dessa temperatura, a estruturado reticulado do ferro é cúbica de corpo centrado.

O trecho abaixo de 770ºC não representa mudança deestrutura do reticulado, mas o surgimento de propriedades magné-ticas do ferro; o Feα abaixo de 770ºC é magnético e acima de770ºC não tem propriedades magnéticas.

A mudança estrutural do reticulado cristalino do ferro trazconsigo a modificação de suas propriedades; assim, o Feα quasenão dissolve o carbono; o Feγ dissolve até 2,11% de carbono e oFe δ dissolve até 0,09% de carbono. Essa situação ocorre devido àestrutura cúbica de face centrada do Feγ apresentar uma distânciamaior entre os átomos do que a estrutura cúbica de corpo centradodo Feα e Feδ, então é mais fácil aceitar átomos estranhos, comopor exemplo, átomos de carbono. A esse fenômeno damos o nomede solubilidade no estado sólido.

O ferro puro raramente é usado, comumente está ligadocom o carbono. No gráfico apresentado foi vista a curva de resfri-amento ou aquecimento do ferro puro com indicações das formasalotrópicas e suas respectivas temperaturas de transformação. Nasligas de ferro – carbono existem também as formas alotrópicas α eγ, mas as temperaturas de transformação oscilam em função doteor de carbono na liga. O diagrama abaixo de fase ferro – carbo-no, auxilia na visualização dessas oscilações importantes para oestudo dos aços e ferros fundidos.

Grão CristalinoOs quadradinhos são asCélulas Unitárias.

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O diagrama de fase ferro carbono pode ser dividido em três partes:• de 0 a 0,008%C - ferro puro• de 0,008 a 2,11%C - aço• de 2,11 a 6,69%C - ferro fundido

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Fases relevantes do diagramaferro - carbono

• Ferrita (α) - solução sólida de carbono em ferro CCC , existenteaté a temperatura de 912ºC, caracteriza-se pela baixa solubilidadede carbono no ferro, chegando ao máximo de 0,0218% a 727ºC.

• Austenita (γ) - solução sólida de carbono em ferro CFC, existindoentre as temperaturas de 912ºC e 1495ºC, e com solubilidade máxi-ma de carbono no ferro de 2,11% a 1148ºC.• Ferrita (δ) – solução sólida de carbono em ferro CCC, sendoestável até 1538ºC, quando o ferro se liqüefaz. A solubilidade docarbono é baixa, atingindo um máximo de 0,09% a 1495ºC. Quandonão houver referência contrária, o termo ferrita, subentenderá aferrita α .• Cementita (Fe3C) - é um carboneto de ferro de alta dureza comteor de carbono de 6,69% de carbono.

Linhas relevantes do diagrama ferro-carbono

Linha A1 – indica a ocorrência de uma parada (Arrêt) durante a trans-formação. Assim ao resfriar um aço com 0,77% C, observa-se uma“parada” na temperatura de 727ºC, ou seja, enquanto a transforma-ção γ →α+ Fe3C não se completar a temperatura permaneceráconstante.

Linha A2 – indica a temperatura de transformação magnética do ferroCCC a 770ºC.

Linha A3 – indica a temperatura de transformação γ →α. À medidaque o teor de carbono vai aumentando, a temperatura A3 vai diminu-indo, até o limite de 727ºC, onde se encontra com A1.

Linha Acm – indica a temperatura de transformação γ → Fe3C. Inicia-se a 727ºC com 0,77% C e vai aumentando com a elevação do teorde carbono, até atingir 1148ºC a 2,11% C.

Linha Solidus – indica que abaixo desta linha todo material estará noestado sólido.

Linha Liquidus – indica que acima desta linha todo material estará naforma líquida.

Pontos relevantes do diagrama ferro-carbono

Ponto eutético - indica a presença de uma liga eutética, com 4,3% Ca 1148ºC Ponto eutetóide indica a presença de uma liga eutetói-de, com 0,77%C a 727ºC.

Componentes da estrutura dos aços

No ponto eutetóide se verifica uma transformação importante noestudo dos aços, ou seja um aço com 0,77%C acima de 727ºCencontra-se no estado de austenita. No ponto eutetóide a austenitase transforma em uma mistura de duas fases – ferrita e cementita -que se denomina perlita.

A perlita tem uma estrutura finamente raiada que, semelhante amadrepérola, está formada de lâminas finíssimas superpostas, alter-nando-se uma camada de ferrita e outra de cementita, conforme afigura a seguir.

Assim os aços com 0,77% C são chamados de eutetóides. Açoscom menos de 0,77%C são chamados hipoeutetóides e com mais de0,77%C são chamados hipereutetóides.

Embora a perlita não seja uma fase, e sim um constituinte, é possí-vel prever quais são as microestruturas presentes nos aços após oresfriamento lento.

Os aços hipoeutetóides (até 0,77%C) apresentam em sua microes-trutura ferrita e perlita conforme mostra a figura esquemática abaixo.

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A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço hipo-eutetóide com aproximadamente 0,3%C, submetido ao ataquereativo de nital, ampliado 200 vezes. Os grãos escuros são deperlita e os grãos brancos são de ferrita.

Os aços eutetóides (0,77%C) apresentam em sua microestruturasomente perlita, conforme mostra a figura esquemática abaixo.

A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço eutetóidecom 0,77%C, submetido ao ataque reativo de nital, ampliado 1000vezes.

Nota-se a estrutura lamelar; as linhas escuras representando a ce-mentita e as linhas brancas a ferrita

Os aços hipereutetóides (0,77% a 2,11%C) apresentam em suamicroestrutura perlita e cementita, conforme mostra a figura esque-mática a seguir.

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A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço hipereute-tóide com aproximadamente 1%C, submetido ao ataque reativo depicral, ampliado 200 vezes.

Nota-se que a cementita está disposta em torno dos grãos de perlita,formando uma rede.

Os aços hipoeutetóides apresentarão tanto maior quantidade deferrita quanto menos carbono contiverem, e os aços hipereutetóidestanto maior quantidade de cementita quanto mais se aproximarem doteor de 2,11% de carbono. A figura a seguir mostra de modo esque-mático o teor de carbono e sua microestrutura correspondente.

Interpretação final dos diagrama

Os aços hipoeutetóides (0,4%C por exemplo) têm pouco carbono,portanto há pouca perlita e quase nenhuma cementita livre. A maiorparte de massa constitui-se de ferrita que é Feα , caracterizando-sepela baixa dureza, porém com alta ductilidade. O diagrama de faseapresentado a seguir, indica as fases presentes nos pontos determi-nados e o respectivo estado físico do aço hipoeutetóide com 0,4% C,quando submetido ao resfriamento lento.

Ponto Temperaturaaproximada

Estadofísico

Fasespresentes Comentários

A 1600ºC líqüido líqüidaToda a matérialíqüida. Todo o

carbono dissolvido

B 1480ºC líqüido líqüida

Início da solidifica-ção. Forma-se oprimeiro cristal

sólido

C 1450ºC misturalíqüida

+sólida

Campo bifásico.O líqüido vai trans-formando-se conti-

nuamente emaustenita

D 1350ºC sólido austenita

Todo materialsolidificado.

O ultimo líqüidosolidificou-se

E 1000ºC sólido austenita

Apenas sólidopresente – austeni-ta - é Fe CFC comtodo carbono dis-

solvido

F 780ºC sólido austenita

Início da transfor-mação da austenitaem ferrita. O car-bono começa a

liberta-se

G 750ºC sólidoaustenita

+ferrita

CFC transforma-secontinuamente em

CCC, libertandocarbono para for-

mar a perlita

H 727ºC sólidoperlita

+ferrita

Completada atransformação

I <727ºC sólidoperlita

+ferrita

Material prontopara ser utilizado

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Nos aços hipereutetóides ( 0,9%C por exemplo), devido ao alto teorde carbono, teremos a formação de cementita mais a perlita. Odiagrama de fase apresentado a seguir mostra as fases presentes eo respectivo estado físico do aço hipereutetóide com 0,9% C ,quandosubmetido ao resfriamento lento.

Ponto Temperaturaaproximada

Estadofísico

Fasespresentes Comentários

A > 1500ºC líqüido líqüidaToda a matérialíqüida. Todo o

carbono dissolvido.

B 1500ºC líqüido líqüida

Início da solidifica-ção. Forma-se oprimeiro cristal

sólido.

C 1450ºC misturalíqüida

+sólida

Campo bifásico.O líqüido vai trans-formando-se conti-

nuamente emaustenita.

D 1430ºC sólido austenita

Todo materialsolidificado.

O último líqüidosolidificou-se.

E 1000ºC sólido austenita

Apenas sólidopresente - austenita

- é Fe CFC comtodo carbono dis-

solvido.

F 800ºC sólido austenita

Início da transfor-mação da austenita

em cementita. Ocarbono começa a

libertar-se.

G 760ºC sólidoaustenita

+cementita

CFC transforma-secontinuamente emCCC, libertando

carbono para for-mar a cementita.

H 727ºC sólidoperlita

+cementita

Completada atransformação.

I < 727ºC sólidoperlita

+cementita

Material pronto paraser utilizado.

Efeito da velocidade de resfriamento nosaços

Um aço resfriado muito lentamente a partir do campo aus-tenítico apresentará, em temperatura ambiente, uma ou mais dasfases ferrita, perlita e cementita, dependendo de seu teor de carbono.

Porém, se o resfriamento do aço a partir da região austenítica formuito rápido impede-se a formação da perlita. Certamente produz-seum rearranjo cúbico de face centrada (CFC) para cúbico de corpocentrado (CCC), porém os átomos de carbono permanecem retidosem seu núcleo. Como o resfriamento é rápido e a dimensão doreticulado cristalino α é menor que a dimensão do reticulado crista-lino γ, o carbono é forçado a permanecer no reticulado cristalino α,causando deformação e tensão, a conseqüência disso é uma estru-tura dura, quebradiça, acicular denominada martensita, que não éprevista no diagrama ferro carbono.

13

Metais Não Ferrosos

Introdução

Metais não ferrosos são todos os metais puros ou ligados, com exce-ção do ferro e suas ligas.

Os metais não ferrosos podem ser classificados em função de densi-dade em metais leves e metais pesados.

A maioria dos metais puros é mole e tem baixa resistência à tração.Quanto maior for a pureza, mais alto será o ponto de fusão, maior acondutibilidade elétrica e a resistência à corrosão.

Na indicação dos metais não ferrosos puros, deve-se usar a designa-ção química do elemento mais o grau de pureza.

Metais não ferrosos

3dm5kg

pesadosMetais

ρ ≥

Metais leves

dm3

5kgρ ≤

CobreChumbo

ZincoNíquel

EstanhoTungstênioMolibdênio

Cromo

CuPbZnNiSnWMoCr

ManganêsVanádioCobaltoCádmioAlumínioMagnésio

Titânio

MnV

CoCdAlMgTi

Designação dos metais puros

Ex.:

Zn 99 , 99

Pureza = 99,99%Elemento químico

Obtenção dos metais

Os minérios de onde são retirados os metais, além do próprio metal,contêm também impurezas, tais como: oxigênio, hidrogênio e enxo-fre. A quantidade (porcentagem) de metal varia em função do tipo deminério.

O esquema abaixo mostra o processo de obtenção da maioria dosmetais.

Para se obter um metal quase que totalmente puro (99,99%) usam-se normalmente outros processos além do processo normal de alte-ração do metal siderúrgico, os quais dependem do tipo de metal.

Minério

Metal puro

Metal siderúrgico

Afinagem(eliminação das impurezas)

Metal bruto

Redução

Calcinação

Normalização

Segundo a DIN 1700, para metais puros escreve-se o símbolo doelemento químico seguido do grau de pureza.

Exemplo:Para as ligas, adota-se a seguinte forma:

Produção ouaplicação

Composição Propriedades especiais

G = Fundido 1. Símboloquímico dometal base

F-40 = Resistên-cia atração emKgf/mm2

GD = Fundido apressão

GK = Fundido em 2. Símboloquímico dos

W = mole

coquilha elementos deliga seguidos

h = duro

Gz = Fundido por de seu teorem porcenta-gem

Wh = dureza delaminado

centrifugação Zh = dureza detrefilado

V = Liga préviade

P = dureza deprensa-gem

adição 150Hv = durezavickers

Gl = Metl. antifric-ção

bk = brilhante

para mancais gb = decapadoL = Metal para

soldag = recozido

dek = oxidávelcom efeito

decorativo

Exemplos:

GD-Zn Al 4 Cu1 → Liga de zinco fundido sob pressão com 4% de Al,1% de Cu.

AlCu Mg1 F40 → Liga de alumínio com ±4% de Cu, ±1% de Mg eresistência a tração de 40kgf/mm2 ≅ 390N/mm2.

As propriedades dos metais puros podem ser melhoradas através deelementos de liga.

Liga é um processo onde se misturam dois ou mais elementos entresi no estado líquido.

Nos metais ligados, geralmente a dureza e a resistência aumentam,enquanto a ductilidade e a condutibilidade elétrica diminuem.

Designação das ligas não ferrosas

É feita pela indicação (símbolo químico) dos metais que nela estãocontidos, seguidos pelo teor (em porcentagem) de cada um dosmetais.

Exemplo: Designação

Cu Zn 40 Pb2

Chumbo 2%

Zinco 40%

Liga de cobre

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Metais não ferrosos pesados

Cobre (Cu)

É um metal de cor avermelhada, bastante resistente à intempérie e àcorrosão. É também um excelente condutor elétrico e de calor (seisvezes mais que o ferro).

Propriedades do cobre

Densidade (ρ) 8,93kg/dm3

Temperatura da liquefação 1083ºResistência à tração 200 ... 360 N

mm2

Transformação fria até 600N/mm2

Alongamento 50 ... 35%Transformação fria 2%

Normalização

Exemplo: E-Cu 99,99Cobre especialmente puroObtenção pela eletrólise (E)

É fácil de fundir, dobrar, forjar, repuxar, tanto a quente como a frio. Adeformação a frio deixa o cobre duro e difícil de dobrar. Com o cobrerecozido a uma temperatura de aproximadamente 600ºC, e sem oresfriamento rápido, elimina-se a dureza proveniente da deformaçãoa frio. Nos processos de usinagem com cavacos, devem-se usarferramentas com grande ângulo de saída e, como fluido de corte, oóleo solúvel.

AplicaçãoÉ normalmente empregado para confecção de fios e cabos conduto-res elétricos, sistemas de aquecimento e resfriamento, tubos, cha-pas, peças fundidas e peças de artesanato.

Chumbo (Pb)

É um metal com aspecto exterior característico, pois apresenta umacor cinza azulada. Sua superfície de ruptura (recente) é de uma corbranca prateada muito brilhante. É fácil de reconhecê-lo pelo peso: éum material muito denso e macio.

O chumbo é muito dúctil, fácil de dobrar, laminar, martelar (a frio). Ostubos são curvados com auxílio de uma mola ou enchendo-os deareia fina e seca, ou com ajuda de um aparelho de curvar.

Propriedades do chumbo

Densidade (ρ) 11,3 kgdm3

Ponto de fusão ºC 327ºC

Resistência à tração 15...20 Nmm2

Alongamento 50...30%

Liga-se com dificuldade a outros metais, exceto o estanho, com oqual se produz a solda de estanho. É bem resistente à corrosão,pois, quando exposto ao ar, recobre-se de uma camada protetora deóxido.

Designação do chumbo

Norma DIN 1719 : 1963

Denominação Norma ImpurezaChumbo fino Pb 99,99 0,01%

Chumbo siderúrgico Pb 99,94 0,06%Chumbo refundido Pb 99,9 0,01%

Precaução

Partículas de chumbo que aderem às mãos podem penetrar no orga-nismo e provocar uma intoxicação por isso é indispensável lavar bemas mãos após, seu manuseio.

AplicaçãoÉ aplicado, de forma geral, no revestimento de cabos elétricos sub-terrâneos e de recipientes para ácidos, usados na indústria química.Como liga chumbo-estanho, é utilizado na solda.

O chumbo fino, especificamente, aplica-se em placas de acumulado-res, cristais óticos e proteção contra raios X.

Zinco (Zn)

É um metal branco azulado. Sua superfície de ruptura é formada decristais que se distinguem facilmente. Entre os metais, é o que tem omaior coeficiente de dilatação térmica (0,000029/ºC). Exposto àumidade do ar, combina-se com o dióxido de carbono (CO2) forman-do uma capa cinzenta de carbonato de zinco (Zn + CO2), que protegeo metal.

É muito sensível aos ácidos, que o atacam e destroem, sendo por-tanto impossível conservar ácidos em recipientes de zinco.

As propriedades do zinco podem ser sensivelmente melhoradas pelaadições de outros metais.

Propriedades do zinco

Densidade (ρ) 7,1 kgdm3

Ponto de fusão ºC 419ºCResistência à tração 20...36 N

mm2

Alongamento 1%

Com liga, o zinco de alumínio se torna mais resistente; com liga decobre, mais duro. O magnésio compensa as impurezas existentes eigualmente o torna mais duro. Também o bismuto, o chumbo e o táliomelhoram consideravelmente as propriedades do zinco para suausinagem.

Designação do zinco

Norma DIN 1706

Denominação Norma ImpurezaZinco fino Zn 99,995 0,005%Zinco siderúrgico Zn 99,95 0,05%Zinco fundido G-Zn.Al6.Cu 1%

AplicaçãoPeças de aço que estejam sujeitas à oxidação do tempo, devemreceber uma zincagem (banho de zinco) para sua proteção.

O zinco é um material muito utilizado na fundição de peças.

Peças complicadas são obtidas através de fundição por injeção, aqual facilita a fabricação em série e aumenta a precisão das peças.

Estanho (Sn)

É um metal branco azulado e macio que se funde facilmente e éresistente à corrosão.

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Propriedades do estanho

Densidade 7,3 kgdm3

Temperatura de liquefação 232ºCResistência à tração 40...50 N

mm2

Ductibilidade 50%

Dobrando uma barra de estanho, ouve-se um ruído como se o metalestivesse trincado. Esse ruído é produzido em conseqüência dodeslizamento dos cristais, atritando-se entre si (grito do estanho).

Não se altera quando em contato com ácidos orgânicos ou quandoexposto às intempéries. Em temperaturas inferiores a -15ºC, o esta-nho se decompõe formando um pó de cor cinzenta.

Designação do estanho

Denominação NormaEstanho Sn 99,9

Liga fundida Cu Sn 6

AplicaçãoO estanho puro não é empregado em construções de peças devido asua pequena resistência à tração.

Graças a sua ductilidade, podem-se laminar folhas delgadas de até0,008mm de espessura.

É muito utilizado no equipamento e maquinaria da indústria alimentí-cia, por ser não tóxico.

Liga-se perfeitamente a outros metais: cobre, chumbo e antimônio.

A solda de estanho é possível sobre latão, aço e aço fundido.

Ligas dos metais pesados não ferrosos

Para melhorar as propriedades dos metais com base o cobre, sãoadicionadas ligas de outros metais, como o zinco e o estanho. Asligas de cobre possuem cores diferentes, conforme o metal queentra na constituição da liga e na proporção em que é adicionado. Asligas de cobre mais importantes são: latão, bronze e latão vermelho.

Latão

É uma liga de cobre e de zinco com um teor mínimo de 50% decobre.

Produção do latão

Cobre Zn

LatãoTomback, Latão especial

FundiçãoFundição em

areia

Fundição emcoquilha

LaminadosChapas

TirasBarras maciças

TubosArames

Peças de pressãoBarras perfiladas

Propriedades do latão

LatãoMassa específica 8,5kg/dm3

Ponto de fusão 980ºCClassifica-se segundoDIN 1709, 17660, 17661

1. Ligas de fundição (latão fundido)Denominação Abreviatura Composição

em %Propriedades Emprego

especiaisLatão fundido G - CuZn

3664 até 3

Pb Boa conduti-

bi-lidadeInstalaçõespara gás,

Latão defundição emcoquilha

G - CuZn38

62 até 3Pb

Superfíciebrilhante

água epara indús-tria elétrica

Latão fundidosob pressão

G - CuZn40

60 até 2Pb

Superfíciebrilhante

A abreviatura CuZn = Latãoteor de zinco em % = 36teor de cobre em % = 64

O latão é um metal de cor amarelo-claro ou amarelo-ouro. As classesdo latão são reconhecidas pela superfície de ruptura ou em suasuperfície polida.

É fácil de dobrar e repuxar. Tem uma resistência maior do que a docobre (200 - 800N/mm2).

AplicaçãoDevido a sua boa resistência à corrosão causada pelo ar e fluidos, oemprego do latão fundido é muito grande na fabricação de válvulas,torneiras e registros.

Laminado, o latão é empregado na confecção de chapas, perfis dequalquer forma ( , , ) e tubos de radiadores.

Bronze

O bronze é uma ligas com 60% de cobre e um ou vários elementosde liga. O bronze pode ser classificado em ligas fundidas e ligaslaminadas. O quadro a seguir mostra os diversos tipos de bronze.

Tipos de bronze

Bronze- ao estanho- fosforoso- ao alumínio- ao chumbo- ao silício- ao manganês- ao berílio

Ligas deLaminação

Ligas deFundição

Propriedades e aplicaçõesAs ligas de bronze variam entre macias e duras. Resistem muito bemà corrosão. Devido a sua fácil fusão, são empregadas na fabricaçãode sinos, buchas e peças hidráulicas.

O bronze laminado é empregado na fabricação de molas, partindo detiras e de arames estirados a frio.

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Propriedades do bronze

Densidade (ρ) 7,6 - 8,8 kgdm3

Ponto de fusão 900 - 1000ºCResistência à tração 350 - 770 N

mm2

Bronze ao estanho

Esta liga tem de 4 a 20% de estanho. É dúctil e elástica, dura e resis-tente à corrosão.

Exemplo de normalização DIN

Cu Sn 6

6% de estanho94% de cobre

Bronze ao chumbo

Até 25% de chumbo. Boa característica de deslizamento, autolubrifi-cante. Empregada na construção de buchas.


G - Cu Pb 15 Sn

75% de cobre15% de chumbo8% de estanho

2% de zinco

Bronze ao alumínio

Esta liga tem de 4 a 9% de alumínio. Resistente à corrosão e aodesgaste. Utilizada na construção de buchas, parafusos sem-fim erodas-dentadas.


Cu Al8 Fe F45

89% de cobre8% de alumínio≅ 1% de ferro

F45 - resistência à tração = 450N/mm2

Latão vermelho (bronze ao zinco)

O latão vermelho é uma liga de cobre, estanho (bronze) e zinco, cujocomponente predominante é o cobre.

É resistente à corrosão e ao desgaste. Além disso, resiste bem àpressão.

É empregada na fundição de buchas e na fabricação de peças hi-dráulicas, tubos e engrenagens helicoidais.

Propriedades do latão vermelho

Densidade 8,6 kgdm3

Ponto de fusão 900 - 1000ºCResistência à tração 240 - 650 N

mm2

Normalização conforme DIN

G - Cu Sn 10 ZnG = Fundido

10% de estanho≅ 3% de zinco87% de cobre

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Processos Metalúrgicos

Fundição

É o processo de fabricação de peças metálicas que consiste essen-cialmente em encher com metal líquido a cavidade de um moldecom formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabrica-da.

A fundição é um processo de fabricação inicial, porque permite aobtenção de peças com formas praticamente definitivas, com míni-mas limitações de tamanho, formato e complexidade, e também é oprocesso pelo qual se fabricam os lingotes. É a partir do lingote quese realizam os processos de conformação mecânica para a obten-ção de chapas, placas, perfis etc.

Sempre que se fala em fundição, as pessoas logo pensam em ferro.Mas esse processo não se restringe só ao ferro, não. Ele pode serempregado com os mais variados tipos de ligas metálicas, desdeque elas apresentem as propriedades adequadas a esse processo,como por exemplo, temperatura de fusão e fluidez.

Temperatura de fusão é a temperatura em que o metal passa doestado sólido para o estado líquido.

Fluidez é a capacidade de uma substância de escoar com maior oumenor facilidade. Por exemplo, a água tem mais fluidez que o óleoporque escorre com mais facilidade.

A fundição começou a ser usada pelo homem mais ou menos uns3000 a.C. Fundiu-se primeiro o cobre, depois o bronze, e, maisrecentemente, o ferro, por causa da dificuldade em alcançar astemperaturas necessárias para a realização do processo. A artecerâmica contribuiu bastante para isso, pois gerou as técnicas bási-cas para a execução dos moldes e para o uso controlado do calor jáque forneceu os materiais refratários para a construção de fornos ecadinhos.

Sem dúvida, as descobertas da Revolução Industrial, como os for-nos Cubilô os fornos elétricos, e a mecanização do processo, muitocontribuíram para o desenvolvimento da fundição do ferro e, conse-qüentemente, do aço. A maioria dos equipamentos de fundição foiconcebida basicamente nesse período, quando surgiram também osvários métodos de fundição centrífuga. Ao século XX coube a tarefade aperfeiçoar tudo isso.

Para entender melhor a importância disso, basta lembrar que aprodução de máquinas em geral e de máquinas-ferramenta, máqui-nas operatrizes e agrícolas é impensável sem a fundição.

Estudando este módulo sobre processos de fabricação mecânica,você vai perceber que esses utilizam sempre produtos semi-acabados, ou seja, chapas, barras, perfis, tubos, fios e arames,como matéria-prima. Quer dizer, existem várias etapas de fabricaçãoque devem ser realizadas antes que o material metálico se trans-forme em uma peça.

Por outro lado, a fundição parte diretamente do metal líquido e, nomínimo, economiza etapas dentro do processo de fabricação. Va-mos, então, ver mais algumas vantagens desse processo.

a) As peças fundidas podem apresentar formas externas einternas desde as mais simples até as bem complicadas, com forma-tos impossíveis de serem obtidos por outros processos.

b) As peças fundidas podem apresentar dimensões limitadassomente pelas restrições das instalações onde são produzidas. Issoquer dizer que é possível produzir peças de poucos gramas de pesoe com espessura de parede de apenas alguns milímetros ou pesan-do muitas toneladas.

c) A fundição permite um alto grau de automatização e, comisso, a produção rápida e em série de grandes quantidades depeças.

d) As peças fundidas podem ser produzidas dentro de pa-drões variados de acabamento (mais liso ou mais áspero) e tole-rância dimensional (entre ± 0,2 mm e ± 6 mm) em função do pro-cesso de fundição usado. Por causa disso, há uma grande economiaem operações de usinagem.

Tolerância dimensional é a faixa dentro da qual uma medida qual-quer pode variar. Por exemplo, o desenho especifica uma medida de10 mm, com uma tolerância dimensional de ± 1. Isso quer dizer queessa medida pode variar entre 9 e 11 mm.

e) A peça fundida possibilita grande economia de peso,porque permite a obtenção de paredes com espessuras quaseilimitadas.

Essas vantagens demonstram a grande diversidade de peças quepodem ser produzidas por esse processo e que os outros não con-seguem alcançar. Para você ter uma idéia, um automóvel não pode-ria sair do lugar se não fosse o motor. Nele, a maioria das peças éfeita por meio de processos de fundição.

Fundição passo-a-passo

A matéria-prima metálica para a produção de peças fundidas éconstituída pelas ligas metálicas ferrosas (ligas de ferro e carbono)e não-ferrosas (ligas de cobre, alumínio, zinco e magnésio).

O processo de fabricação dessas peças por meio de fundição podeser resumido nas seguintes operações:

1. Confecção do modelo – Essa etapa consiste em constru-ir um modelo com o formato aproximado da peça a ser fundida. Essemodelo vai servir para a construção do molde e suas dimensõesdevem prever a contração do metal quando ele se solidificar bemcomo um eventual sobremetal para posterior usinagem da peça. Eleé feito de madeira, alumínio, aço, resina plástica e até isopor.

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2. Confecção do molde – O molde é o dispositivo no qual ometal fundido é colocado para que se obtenha a peça desejada. Ele éfeito de material refratário composto de areia e aglomerante. Essematerial é moldado sobre o modelo que, após retirado, deixa umacavidade com o formato da peça a ser fundida.

3. Confecção dos machos – Macho é um dispositivo, feitotambém de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos ereentrâncias da peça. Eles são colocados nos moldes antes queeles sejam fechados para receber o metal líquido.

4. Fusão – Etapa em que acontece a fusão do metal.

5. Vazamento – O vazamento é o enchimento do molde commetal líquido.

6. Desmoldagem - Após determinado período de tempo emque a peça se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo depeça, do tipo de molde e do metal (ou liga metálica), ela é retiradado molde (desmoldagem) manualmente ou por processos mecâni-cos.

7. Rebarbação – A rebarbação é a retirada dos canais dealimentação, massalotes e rebarbas que se formam durante afundição. Ela é realizada quando a peça atinge temperaturas próxi-mas às do ambiente.

Canais de alimentação são as vias, ou condutos, por onde o metallíquido passe para chegar ao molde.

Massalote é uma espécie de reserva de metal que preenche osespaços que vão se formando à medida que a peça vai solidificandoe se contraindo.

8. Limpeza - A limpeza é necessária porque a peça apresen-ta uma série de incrustações da areia usada na confecção do molde.Geralmente ela é feita por meio de jatos abrasivos.

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Essa seqüência de etapas é a que normalmente é seguida no pro-cesso de fundição por gravidade em areia, que é o mais utilizado.Um exemplo bem comum de produto fabricado por esse processo éo bloco dos motores de automóveis e caminhões.

O processo de fundição por gravidade com moldagem em areiaapresenta variações. As principais são:• fundição com moldagem em areia aglomerada com argila;• fundição com moldagem em areia aglomerada com resinas.

A fundição por gravidade usa também moldes cerâmicos. Esseprocesso recebe o nome de fundição de precisão.

Existe ainda um outro processo de fundição por gravidade que usamoldes metálicos. Quando são usados moldes metálicos, não sãonecessárias as etapas de confecção do modelo e dos moldes, pornós descritas. Outro processo que usa molde metálico é o processode fundição sob pressão. Esses outros processos, você vai estu-dar com mais detalhes nas próximas aulas.

Pelas informações desta parte da lição, você já percebeu a impor-tância da fundição para a mecânica. É uma etapa fundamental detodo o processo de produção e dele depende muito a qualidade queo produto terá ao chegar ao consumidor.

Características e defeitosos produtos fundi-dos

Quando um novo produto é criado, ou quando se quer aperfeiçoaralgo que já existe, o departamento de engenharia geralmente temalguns critérios que ajudam a escolher o tipo de processo de fabri-cação para as peças projetadas.

No caso da fundição, vários fatores podem ser considerados:• formato e complexidade da peça• tamanho da peça• quantidade de peças a serem produzidas• matéria-prima metálica que será usada

Além disso, as peças fundidas apresentam características que estãoestreitamente ligadas ao processo de fabricação como por exemplo:

• acréscimo de sobremetal, ou seja, a camada extra de metal queserá desbastada por processo de usinagem• furos pequenos e detalhes complexos não são feitos na peçaporque dificultam o processo de fundição, embora apareçam nodesenho. Esses detalhes são depois executados também por meiode usinagem.• arredondamento de cantos e engrossamento das paredes dapeça para evitar defeitos como trincas e melhorar o preenchimentocom o metal líquido.

Como em todo o processo, às vezes, alguma coisa “sai errado” eaparecem os defeitos. Alguns defeitos comuns das peças fundidassão:

• inclusão da areia do molde nas paredes internas ou externas dapeça. Isso causa problemas de usinagem: os grãos de areia sãoabrasivos e, por isso, estragam a ferramenta. Além disso, causamdefeitos na superfície da peça usinada.• defeitos de composição da liga metálica que causam o apareci-mento de partículas duras indesejáveis no material. Isso tambémcausa desgaste da ferramenta de usinagem.• rechupe, ou seja, falta de material devido ao processo de solidi-ficação, causado por projeto de massalote malfeito.• porosidade, ou seja, a existência de “buraquinhos” dentro depeça. Eles se originam quando os gases que existem dentro dometal líquido não são eliminados durante o processo de vazamentoe solidificação. Isso causa fragilidade e defeitos superficiais na peçausinada.

O molde: uma peça fundamental

Qualidade, hoje em dia, é muito mais que uma palavra. É uma atitu-de indispensável em relação aos processos de produção, se qui-sermos vencer a competição com os concorrentes; o que não énada fácil.

A qualidade da peça fundida está diretamente ligada à qualidade domolde. Peças fundidas de qualidade não podem ser produzidas semmoldes. Por isso, os autores usam tanto o material quanto o métodopelo qual o molde é fabricado como critério para classificar os pro-cessos de fundição. Portanto, é possível classificar os processos defundição em dois grupos:1. Fundição em moldes de areia2. Fundição em moldes metálicos

Nesta aula, não nos preocuparemos com a fundição em moldesmetálicos. Vamos estudar apenas a moldagem em areia.

Como já dissemos, esse processo de fundição, particularmente amoldagem em areia verde é o mais simples e mais usado nasempresas do ramo.

A preparação do molde, neste caso, consiste em compactar mecâni-ca ou manualmente uma mistura refratária plástica chamada areiade fundição, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar.

Esse processo segue as seguintes etapas:

1. A caixa de moldar é colocada sobre uma placa de madeiraou no chão. O modelo, coberto com talco ou grafite para evitaraderência da areia, é então colocado no fundo da caixa. A areia écompactada sobre o modelo manualmente ou com o auxílio demarteletes pneumáticos.

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2. Essa caixa, chamada de caixa-fundo, é virada de modoque o modelo fique para cima.

3. Outra caixa de moldar, chamada de caixa-tampa, é entãoposta sobre a primeira caixa. Em seu interior são colocados o mas-salote e o canal de descida. Enche-se a caixa com areia que ésocada até que a caixa fique completamente cheia.

4. O canal de descida e o massalote são retirados e as cai-xas são separadas.

5. Abre-se o copo de vazamento na caixa-tampa.

6. Abre-se o canal de distribuição e anal de entrada na caixa-fundo e retira-se o modelo.

7. Coloca-se a caixa de cima sobre a caixa de baixo. Paraprender uma na outra, usam-se presilhas ou grampos.

Depois disso, o metal é vazado e após a solidificação e o resfria-mento, a peça é desmoldada, com o canal e o massalote retirados.Obtém-se, assim, a peça fundida, que depois é limpa e rebarbada.

A seqüência da preparação do molde que descrevemos é manual.Nos casos de produção de grandes quantidades, usa-se o processomecanizado com a ajuda de máquinas de moldar conhecidas comoautomáticas ou semi-automáticas que permitem a produção maciçade moldes em reduzido intervalo de tempo.

Para que um produto fundido tenha a qualidade que se espera dele,os moldes devem apresentar as seguintes características essenci-ais:a) resistência suficiente para suportar a pressão do metallíquido.b) resistência à ação erosiva do metal que escoa rapidamen-te durante o vazamento.c) mínima geração de gás durante o processo de vazamentoe solidificação, a fim de impedir a contaminação do metal e o rom-pimento do molde.d) permeabilidade suficiente para que os gases geradospossam sair durante o vazamento do metal.e) refratariedade que permita suportar as altas temperaturasde fusão dos metais e que facilite a desmoldagem da peça.f) possibilidade de contração da peça, que acontece durantea solidificação.

Areia de fundição é sempre verde?!

Bem, para início de conversa, a fundição em moldes de areia verdenão tem nada a ver com a cor verde. O processo tem esse nomesomente porque a mistura com a qual o molde é feito mantém suaumidade original, quer dizer, não passa por um processo de seca-gem.

A matéria-prima para esse tipo de moldagem é composta basica-mente por um agregado granular refratário chamado de areia-baseque pode ser sílica, cromita ou zirconita, mais argila (como aglome-rante) e água.

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Tanto metais ferrosos quanto não-ferrosos podem ser fundidosnesse tipo de molde. Os moldes são preparados, o metal é vazadopor gravidade, e as peças são desmoldadas durante rápidos ciclosde produção. Após a utilização, praticamente toda a areia (98%)pode ser reutilizada. Esse processo de moldagem é facilmentemecanizável, sendo realizado por meio de máquinas automáticas.

Como qualquer outro processo, apresenta vantagens e desvanta-gens que estão listadas a seguir:

Vantagens Desvantagens1. A moldagem porareia verde é o mais baratodentre todos os métodos deprodução de moldes.2. Há menos distorçãode formato do que nos méto-dos que usam areia seca,porque não há necessidadede aquecimento.3. As caixas de molda-gem estão prontas para areutilização em um mínimoespaço de tempo.4. Boa estabilidadedimensional.5. Menor possibilidadede surgimento de trincas.

1. O controle daareia é mais crítico doque nos outros proces-sos que também usamareia.2. Maior erosãoquando as peçasfundidas são de maiortamanho.3. O acabamen-to da superfície pioranas peças de maiorpeso.4. A estabilida-de dimensional é me-nor nas peças de maiortamanho.

Foram as desvantagens que obrigaram os fundidores a procuraroutros tipos de materiais aglomerantes que pudessem ser mistura-dos com a areia. Isso levou à utilização das resinas sintéticas quepermitiram o aparecimento de processos de modelagem como“shell molding”, caixa quente e por cura a frio.

O molde fica mais resistente

O uso das resinas foi um grande aperfeiçoamento na utilização deareia para a produção de moldes de fundição. A areia não precisamais ser compactada porque o aglomerante, que é como uma espé-cie de cola, tem a função de manter juntos os grãos de areia. E issoé feito de dois modos: a quente ou a frio.

Um dos processos, que usa calor para provocar a reação químicaentre o aglomerante e os grãos da areia, é aquele chamado de “shellmolding”, que em português quer dizer moldagem de casca.

Ele é realizado da seguinte maneira:

1. Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e aodesgaste, são fixados em placas, juntamente com os sistemas decanais e os alimentadores.

2. A placa é presa na máquina e aquecida por meio de bicosde gás até atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250ºC).

3. A placa é então girada contra um reservatório contendouma mistura de areia/resina de modo que o modelo fique envolto poressa mistura.

4. O calor funde a resina que envolve os grãos de areia eessa mistura, após algum tempo (±15 segundos), forma uma casca(“shell”) com a espessura necessária (entre 10 e 15 mm) sobre omodelo.

5. A “cura” da casca, ou seja, o endurecimento da resina secompleta quando a placa é colocada em uma estufa em temperatu-ras entre 350 e 450ºC.

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6. Após 2 ou 3 minutos, a casca é extraída do modelo pormeio de pinos extratores.

Por causa da característica do processo, a casca corresponde auma metade do molde. Para obter o molde inteiro, é necessáriocolar duas metades.

Esse processo de moldagem permite que os moldes e machossejam estocados para uso posterior. Além disso, ele fornece umbom acabamento para a superfície da peça, alta estabilidade dimen-sional para o molde, possibilidade de trabalhar com tolerâncias maisestreitas, facilidade de liberação de gases durante a solidificação. Étotalmente mecanizado e automatizado e é adequado para peçaspequenas e de formatos complexos. A fundição das peças é feitapor gravidade.

A maior desvantagem desse processo é o custo mais elevado emrelação à moldagem em areia verde.

Mas existe outra maneira de se obter o endurecimento, ou cura, daresina sem a utilização de calor. É o processo de cura a frio no quala resina empregada se encontra em estado líquido. Para que areação química seja desencadeada, adiciona-se um catalisador àmistura de resina com areia limpa e seca.Essa mistura é feita, por meio de equipamentos, na hora da molda-gem e deve ser empregada imediatamente porque a reação químicade cura começa a se desenvolver assim que a mistura está pronta.O processo é o seguinte:

1. Os modelos, que podem ser feitos de madeira, são fixadosem caixas.2. A mistura areia/resina/catalisador é feita e continuamentedespejada e socada dentro da caixa, de modo a garantir sua com-pactação.3. A reação de cura inicia-se imediatamente após a molda-gem e se completa algumas horas depois.4. O modelo é retirado girando-se a caixa 180º.5. O molde é então pintado com tintas especiais para fundi-ção. Estas têm duas funções: aumentar a resistência do molde àstensões geradas pela ação do metal líquido, e dar um melhor aca-bamento para a superfície da peça fundida.6. O molde é aquecido com maçarico ou é levado para umaestufa para a secagem da tinta.

Com esse processo, os fundidores obtêm moldes mais rígidos paraserem usados para a produção de peças grandes e de formatoscomplicados com bom acabamento de superfície. O vazamento dometal é feito por gravidade.

A cura a frio é um processo de moldagem mais caro quando compa-rado aos outros processos que usam areia. Além disso, os catalisa-dores são compostos de substâncias ácidas e corrosivas, que exi-gem muito cuidado na manipulação porque são muito tóxicas.

O que é um molde permanente

Os processos de fundição por molde permanente usam moldesmetálicos para a produção das peças fundidas. Por esses processosrealiza-se a fundição por gravidade ou por pressão.

Usar um molde permanente significa que não é necessário produ-zir um novo molde a cada peça que se vai fundir. A vida útil de ummolde metálico permite a fundição de até 100 mil peças. Um nú-mero tão impressionante deveria possibilitar a extensão de seuuso a todos os processos de fundição. Só que não é bem assim.

A utilização dos moldes metálicos está restrita aos metais comtemperatura de fusão mais baixas do que o ferro e o aço. Essesmetais são representados pelas ligas com chumbo, zinco, alumínio,magnésio, certos bronzes e, excepcionalmente, o ferro fundido. Omotivo dessa restrição é que as altas temperaturas necessárias àfusão do aço, por exemplo, danificariam os moldes de metal.

Os moldes permanentes são feitos de aço ou ferro fundido ligado,resistente ao calor e às repetidas mudanças de temperatura. Moldesfeitos de bronze podem ser usados para fundir estanho, chumbo ezinco.

Os produtos típicos da fundição em moldes permanentes são: basesde máquinas, blocos de cilindros de compressores, cabeçotes,bielas, pistões e cabeçotes de cilindros de motores de automóveis,coletores de admissão.

Esses produtos, se comparados com peças fundidas em moldes deareia, apresentam maior uniformidade, melhor acabamento de su-perfície, tolerâncias dimensionais mais estreitas e melhores proprie-dades mecânicas.

Por outro lado, além de seu emprego estar limitado a peças detamanho pequeno e produção em grandes quantidades, os moldespermanentes nem sempre se adaptam a todas as ligas metálicas esão mais usados para a fabricação de peças de formatos maissimples, porque uma peça de formas complicadas dificulta não só oprojeto do molde, mas também a extração da peça após o processode fundição.

Para fundir peças em moldes metálicos permanentes, pode-se vazaro metal por gravidade. Nesse caso, o molde consiste em duas oumais partes unidas por meio de grampos para receber o metal líqui-do. Isso pode ser feito manualmente.

A montagem dos moldes também pode ser feita por meio de disposi-tivos mecânicos movidos por conjuntos hidráulicos, que comandamo ciclo de abertura e fechamento dos moldes.

Tanto os moldes quanto os machos são cobertos com uma pastaadesiva rala feita de material refratário cuja função, além de protegeros moldes, é impedir que as peças grudem neles, facilitando a des-moldagem.

Fundição sob pressão

Os moldes metálicos também são usados no processo de fundiçãosob pressão. Este consiste em forçar o metal líquido a penetrar nacavidade do molde, chamado de matriz.

A matriz, de aço-ferramenta tratado termicamente, é geralmenteconstruída em duas partes hermeticamente fechadas no momentodo vazamento do metal líquido. O metal é bombeado na cavidade damatriz sob pressão suficiente para o preenchimento total de todos osseus espaços e cavidades. A pressão é mantida até que o metal sesolidifique. Então, a matriz é aberta e a peça ejetada por meio depinos acionados hidraulicamente.

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Muitas matrizes são refrigeradas a água. Isso é importante paraevitar superaquecimento da matriz, a fim de aumentar sua vida útil eevitar defeitos nas peças.

Para realizar sua função, as matrizes têm que ter resistência sufici-ente para agüentar o desgaste imposto pela fundição sob pressão, esão capazes de suportar entre 50 mil e 1 milhão de injeções.

Máquinas de fundição sob pressão

A fundição sob pressão é automatizada e realizada em dois tipos demáquina:• máquina de câmara quente;• máquina de câmara fria.

Em princípio, o processo de fundição sob pressão realizado namáquina de câmara quente utiliza um equipamento no qual existeum recipiente aquecido onde o metal líquido está depositado. Noseu interior está um pistão hidráulico que, ao descer, força o metallíquido a entrar em um canal que leva diretamente à matriz. A pres-são exercida pelo pistão faz com que todas as cavidades da matrizsejam preenchidas, formando-se assim a peça. Após a solidificaçãodo metal, o pistão retorna à sua posição inicial, mais metal líquidoentra na câmara, por meio de um orifício, e o processo se reinicia.Uma representação esquemática desse equipamento é mostrada aolado.

Essa máquina é dotada de duas mesas: uma fixa e outra móvel. Namesa fixa ficam uma das metades da matriz e o sistema de injeçãodo metal. Na mesa móvel localizam-se a outra metade da matriz, osistema de extração da peça e o sistema de abertura, fechamento etravamento da máquina.

Ela é usada quando o metal líquido se funde a uma temperatura quenão corrói o material do cilindro e do pistão de injeção, de modo queambos possam ficar em contato direto com o banho de metal.

Se a liga se funde a uma temperatura mais alta, o que prejudicaria osistema de bombeamento (cilindro e pistão), usa-se a máquina defundição sob pressão de câmara fria, empregada principalmentepara fundir ligas de alumínio, magnésio e cobre.

O princípio de funcionamento desse equipamento é o mesmo. Adiferença é que o forno que contém o metal líquido é uma unidadeindependente, de modo que o sistema de injeção não fica dentro dobanho de metal. Veja representação esquemática ao lado.

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A máquina de fundição sob pressão em câmara fria pode ser:• horizontal, na qual o pistão funciona no sentido horizontal;• vertical, na qual o sistema de injeção funciona no sentido vertical.

Vantagens e desvantagens

Como todo o processo de fabricação, a fundição sob pressão temuma série de vantagens e desvantagens. As vantagens são:• peças de ligas como a de alumínio, fundidas sob pressão, apre-sentam maiores resistências do que as fundidas em areia;• peças fundidas sob pressão podem receber tratamento de super-fície com um mínimo de preparo prévio da superfície;

• possibilidade de produção de peças com formas mais comple-xas;• possibilidade de produção de peças com paredes mais finas etolerâncias dimensionais mais estreitas;• alta capacidade de produção;• alta durabilidade das matrizes.

As desvantagens são:• limitações no emprego do processo: ele é usado para ligas não-ferrosas, com poucas exceções;• limitação no peso das peças (raramente superiores a 5 kg.);• retenção de ar no interior das matrizes, originando peças incom-pletas e porosidade na peça fundida;• alto custo do equipamento e dos acessórios, o que limita seuemprego a grandes volumes de produção.

A indústria automobilística utiliza uma grande quantidade de peçasfundidas sob pressão: tampas de válvulas, fechaduras, carcaças demotor de arranque, maçanetas, caixas de câmbio de máquinasagrícolas. O mesmo acontece com a indústria aeronáutica, que usapeças fundidas principalmente de ligas de alumínio e magnésio.Essa variedade de produtos indica a importância desse processo defabricação dentro do setor de indústria metal-mecânica. Por isso,estude tudo com atenção e faça os exercícios a seguir.

A Fundição Fica Automática

A automação não é uma coisa nova. Máquinas e processos defabricação automáticos existem há muito tempo. A própria linha demontagem, criada pela indústria automobilística para produzir umagrande quantidade de carros a baixo preço, é do começo desteséculo.

Embora não contasse necessariamente com máquinas automáticas,a linha de montagem consistia na automação do processo de fabri-cação em si. Cada operário tinha uma função típica bem definida,capaz de ser executada de forma repetitiva durante toda a jornadade trabalho.

A partir da década de 50, a automação ganhou um importante alia-do: o computador. As máquinas automáticas que passaram a utilizaro computador ganharam uma característica importante chamadaflexibilidade, ou seja, a capacidade do processo de fabricação de seadaptar facilmente às mudanças do mercado consumidor.

Imagine, no seu caso que, alguns dias após ter aceito aquele pedi-do, o comprador da mesma empresa volte e lhe diga que os planosmudaram. A empresa fez uma pesquisa de mercado e decidiu lançartrês modelos de produtos diferentes. Assim, em vez daquela única

peça fundida agora serão três. E, em vez de seiscentas peças i-guais, serão duzentas peças de cada tipo.Perceba que, agora, seu problema mudou. Embora a quantidadetotal de peças a serem fabricadas não tenha mudado, sua diversida-de aumentou.

As máquinas automáticas que utilizam computador destinam-se àsolução deste tipo de problema. Nas máquinas simplesmente auto-máticas, a mudança de um produto para outro tem que ser feitatrocando-se peças e efetuando regulagens demoradas. Nas máqui-nas computadorizadas, por outro lado, quando se deseja fabricaroutro produto, basta definir uma nova seqüência de operações. Eessa nova seqüência de operações, que pode ser comparada a umareceita de bolo, é chamada de programa.

Nosso amigo o computador

Atualmente é quase impossível pensar em automação industrial semse lembrar do nosso amigo computador. Ele está presente em prati-camente todos os processos de fabricação. Na fundição não podiaser diferente. Sua utilização aqui começa já bem antes do vazamen-to do metal no molde.

No projeto de uma peça a ser fundida já se utiliza o computador paraanalisar a capacidade dessa peça de suportar esforços sem sedeformar ou romper, de suportar as variações de temperatura, depermitir o fluxo adequado de líquidos e gases, enfim, de cumprir suafutura função com eficiência. E, veja bem, toda essa análise é feitasem ter que se construir uma peça real. A fabricação só será apro-vada quando estas análises concluírem que a peça funcionaráadequadamente.

Ainda na fase de projeto, outros aspectos, como por exemplo, ageometria da peça, são consideradas a fim de facilitar sua extraçãodo molde. Outro ponto a ser analisado é a localização adequadados canais de vazamento e distribuição do metal de modo que sepropicie um enchimento correto do molde. As sobremedidas tambémsão consideradas na fabricação do modelo, para que a peça, aocontrair durante o resfriamento, chegue ao seu tamanho correto.Todas essas tarefas são agilizadas com o auxílio do computador.Uma vez obtidos os desenhos finais da peça e do seu modelo defundição, a fase seguinte é a de construção deste modelo.

Construindo o modelo

No processo convencional de construção do modelo, sua precisãodimensional e acabamento da superfície dependem quase queexclusivamente da habilidade de um profissional chamado modela-dor de fundição. Eles são verdadeiros artistas que esculpem, nor-malmente em madeira, as formas por vezes complexas da futurapeça fundida. Muitas vezes, devido à sua geometria complicada, taismodelos precisam ser confeccionados por meio da montagem oucolagem de várias peças. É um trabalho delicado e demorado.

Novamente a automação se faz presente para facilitar o trabalho. Apartir do desenho do modelo realizado com o auxílio do computador,produz-se um programa, ou seja, uma seqüência de operações naforma de códigos. Este programa controla os movimentos da ferra-menta de uma máquina operatriz computadorizada. A ferramenta,por sua vez, “esculpe” a geometria do modelo na madeira, metal,plástico, isopor ou outro material.

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O ser humano só aparece novamente para dar o acabamento finalda superfície do modelo, eliminando as marcas deixadas pela ferra-menta. A habilidade, visão e tato humanos necessários à realizaçãodesta tarefa ainda não conseguiram ser incorporados com sucessoem máquinas automáticas. Pronto e acabado o modelo, passa-se àconstrução do molde.

A hora e a vez do molde

A fabricação automatizada de moldes utiliza-se de máquinas demoldagem.

Este tipo de máquina tem por objetivo aumentar a produção e aqualidade dos moldes e já existe há bastante tempo. No entanto, aoperação das máquinas foi-se automatizando com o tempo, primei-ramente com o auxílio de mecanismos, depois com o uso de com-ponentes elétricos, principalmente os relês, e finalmente, utilizando-se de computadores. Ao homem restaram apenas as tarefas desupervisão e manutenção do equipamento, além da realização deuma ou outra tarefa operacional, como a colocação de grampos eparafusos para fechar o molde, cuja automação é inviável do pontode vista técnico ou econômico.

Essas máquinas apresentam as seguintes funções:• Receber as caixas dos moldes;• Preencher caixas com areia de moldagem;• Compactar a areia contra as paredes das caixas e contra omodelo;• Posicionar os machos;• Confeccionar os canais de vazamento;• Fechar a caixa.

As mesmas técnicas utilizadas pelo homem na moldagem manualforam transferidas para essas máquinas. Assim, se o ser humanoutiliza-se de vibradores manuais para facilitar a acomodação daareia na caixa do molde, a máquina também se utiliza da vibraçãocom o mesmo propósito. Se o homem soca a areia utilizando ferra-mentas manuais, a máquina também o faz, porém agora com o usode prensas pneumáticas ou hidráulicas.

Dessa forma, para cada etapa de seu trabalho manual, o homemencontrou um mecanismo, de complexidade maior ou menor, desti-nado a substituí-lo.

Em seguida, controlou esses vários mecanismos por meio de umcomputador que envia ordens para motores elétricos e pistõespneumáticos e fica sabendo o que se passa na máquina pelos com-ponentes elétricos e eletrônicos: os sensores.

Assim, podemos pensar no computador como o cérebro da máqui-na, os motores e pistões como seus braços, os sensores como seusolhos e ouvidos. E finalmente o programa, aquela seqüência deinstruções semelhante a uma receita de bolo, lembra-se? Pois bem,o programa pode ser comparado, grosso modo, à inteligência damáquina.

O vazamento

Preparado o molde, este é levado por uma esteira transportadora àestação de vazamento. Esta estação é composta por cadinhos quesão alimentados por metal líquido a partir de um forno de fusão.

Esta etapa do processo de fundição traz, em relação à automação,uma justificativa adicional àquelas já vistas: a segurança industrial.O calor existente neste setor faz com que o trabalho dos operadoresseja bastante fatigante. Além disso, a repetição monótona da mes-ma operação e a presença de metais fundidos em elevadas tempe-raturas são convites aos acidentes de trabalho. Assim, as máquinasautomáticas encontram aqui um campo de aplicação bastante pro-missor, tanto do ponto de vista econômico como de proteção àsaúde do trabalhador.

Dentre essas máquinas automáticas merecem destaque os robôsindustriais, máquinas computadorizadas que, em alguns modelos,assemelham-se à anatomia de um braço humano. Os robôs podemrealizar uma grande diversidade de tarefas, dentre elas o vazamentode metal líquido nos moldes.

Finalmente, após o tempo de resfriamento, os moldes são abertos eas peças retiradas. Nesta etapa, a automação completa é difícil,principalmente se as peças são muito grandes ou se o número detipos diferentes de peças é elevado. O objetivo básico desta etapa éseparar as caixas, as peças fundidas e as areias do molde e dosmachos.As caixas dos moldes retornarão à primeira fase do processo. Oscanais de vazamento e distribuição deverão ser retirados das peçasfundidas. Se as peças forem pequenas, esta etapa pode contar coma utilização de operações de tamboreamento. O processo que nor-malmente não é automático, consiste na colocação das peças aserem rebarbadas dentro de um recipiente rotativo: o tambor. Quan-do este tambor gira, as peças em seu interior chocam-se contrasuas paredes e umas contra as outras. As rebarbas então, sãoretiradas pelo impacto e pelo atrito resultantes.

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Sem os canais, a peça ainda pode apresentar rebarbas que prejudi-cam seu funcionamento e causam má impressão visual. Nesta fase,a utilização de robôs industriais tem-se mostrado bastante adequa-da. Com a utilização de ferramentas abrasivas rotativas, estas má-quinas, obedecendo à seqüência de instruções – os programas –podem se adaptar à uma grande variedade de geometrias de peçase rebarbar seus contornos com precisão e rapidez.

Automação da fundição sob pressão

O processo de fundição sob pressão apresenta, como você já viuem aulas anteriores, uma característica importante: utiliza umamáquina específica – a injetora – capaz de transformar diretamentea matéria-prima (metal líquido) em produto acabado.

A automatização dessas injetoras pode ser feita sem o auxílio docomputador, utilizando-se apenas componentes elétricos ou eletrôni-cos para controlar seus movimentos. Mas, as injetoras modernas nãodispensam o computador. Esse computador recebe um nome diferen-te: CLP, abreviação de Controlador Lógico Programável. Nome bonito,hein?! Mas não se assuste. Ele não passa de um computador comuma tarefa bem definida: controlar máquinas.

A partir de um programa, ou seja, aquela seqüência de ações que écolocada em sua memória, o CLP deve mandar “ordens” (sinaiselétricos) para os motores elétricos e válvulas hidráulicas e pneumá-ticas da máquina. Estas válvulas acionam os pistões que posicionamo bico do injetor no ponto desejado, fecham e abrem o molde erealizam, juntamente com os motores, os demais movimentos damáquina.

Para completar a brincadeira, existem os sensores. Os sensores sãodispositivos elétricos ou eletrônicos que informam ao CLP se aordem enviada por ele foi cumprida adequadamente ou não. Casoseja necessário, o CLP toma providências para corrigir o desvioentre o que foi programado e o que realmente ocorreu. Além dosmovimentos, o CLP também controla a pressão de injeção do metal,a força de fechamento do molde, a pressão e a vazão do óleo lubrifi-cante, garantindo, assim, uma grande independência da operaçãoda máquina em relação ao homem.

Nas injetoras de câmara quente automáticas, o operador deve,periodicamente, abastecer o cadinho da máquina com lingotes demetal. Em muitos casos, mesmo esta tarefa é realizada automatica-mente por meio de sistemas de alimentação que detectam o nível demetal no cadinho e o abastecem, caso seja necessário, com lingotestransportados a partir de um local de armazenamento.

Nas injetoras de câmara fria, o metal líquido é abastecido em quan-tidade suficiente para produzir as peças de um único ciclo de inje-ção, ou seja, entre um fechamento e outro do molde. Esta tarefapode ser realizada pelo próprio operador ou ser deixada a cargo deum robô.

O robô enche, com metal líquido, um pequeno cadinho preso emsua garra e o derrama dentro do injetor da máquina. Em seguida, ospassos da seqüência de injeção serão executados por meio do CLP.

Após o término do ciclo de injeção, o mesmo robô, utilizando-se deoutro tipo de ferramenta, pode retirar a peça injetada e depositá-lanuma esteira, por exemplo. O descarregamento de peças fundidassob pressão foi, inclusive, uma das primeiras tarefas dos robôsquando começaram a ser utilizados na indústria no início da décadade 60.

Mais robôs

O processo de fundição denominado “Shell Molding”, ou molda-gem em casca, adapta-se muito bem à automação. Isto porque,partindo de um único modelo metálico, devemos fabricar tantosmoldes (cascas) quantas forem as peças a serem produzidas. Equando se fala em trabalho repetitivo, é impossível deixar depensar em automação. Dessa maneira, foram desenvolvidas má-quinas que podem realizar automaticamente parte das operaçõesnecessárias à fabricação dos moldes. Dependendo da complexi-dade da máquina, pode-se ter desde um simples controle automá-tico da temperatura do modelo metálico, até a sua cobertura comareia e a posterior desmoldagem da casca feitas sem o auxílio dohomem.

O processo de fundição de precisão, também chamado de fundi-ção por moldagem em cera perdida, beneficia-se, em parte, damesma forma de automação utilizada no processo de fundição sobpressão. É que, como você já viu em aulas anteriores, na fundiçãode precisão é necessário produzir um modelo para cada peça.Como o modelo é feito de plástico ou cera, e em grande quantida-de, nada melhor do que utilizar uma injetora de plásticos.

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De posse dos modelos, a fabricação dos moldes, no processo defundição sob pressão, também pode contar com o auxílio dosrobôs, para auxiliar na cobertura dos modelos de cera ou plásticocom a mistura de areia utilizada no processo.

Bem, voltando ao início da aula onde começamos todo esse paposobre automação, vejamos como você poderia resolver o seu pro-blema.

Felizmente, nesse caso, você não terá que se preocupar com todasas fases que descrevemos aqui. Seu cliente já havia projetado apeça fundida e, mais que isso, trouxe até o modelo pronto. Alémdisso, ele também disse que cuidaria das fases de tamboreamento erebarbação.

Mas também não fique tão aliviado assim. Você tem ainda muitotrabalho pela frente. Como não há tempo para comprar novas má-quinas, você terá que adaptar as que já tem. Peça a ajuda daquelesseus antigos colegas, mecânicos e eletricistas, do tempo de fábrica.Aquela sua velha máquina de moldar pode ser parcialmente automa-tizada com a ajuda de componentes hidráulicos, pneumáticos eelétricos.

Na falta de um robô e com um pouco de imaginação, você podeconstruir um dispositivo pneumático para auxiliar no vazamento demetal no molde. Você ainda não terá um processo tão flexível comogostaria. Será uma automação conhecida como automação rígida,adequada a uma pequena diversidade de produtos. No entanto,poderá ajudá-lo a atender seu cliente de forma satisfatória.

Para os próximos pedidos, no entanto, seria bom você já ir pensan-do na utilização de máquinas computadorizadas. Elas trarão maisflexibilidade ao seu processo de fabricação, permitindo que você seadapte mais rapidamente às mudanças nas necessidades do mer-cado consumidor. E aí, então, quem terá que se modernizar seráseu concorrente.

Conformação por laminação

A laminação é um processo de conformação mecânica pelo qual umlingote de metal é forçado a passar por entre dois cilindros que giramem sentidos opostos, com a mesma velocidade. Assim consegue-sea redução da espessura do metal a cada passe de laminação, que écomo se chama cada passagem do metal pelos cilindros de lamina-ção.Ao passar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica.Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumentona largura e no comprimento. Como a largura é limitada pelo tama-nho dos cilindros, o aumento do comprimento é sempre maior doque o da largura.

Se você quer saber como isso funciona, pare numa pastelaria e vejacomo o pasteleiro estica a massa. Observe como, a cada passada,ele reajusta a distância entre os cilindros. Veja que a massa ficacada vez mais comprida e mais fina. Aproveite e coma um pastel etome um caldo de cana geladinho. Não existe nada mais gostoso...

A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Ela é feita a quentequando o material a ser conformado é difícil de laminar a frio ouquando necessita de grandes reduções de espessura. Assim, o aço,quando necessita de grandes reduções, é sempre laminado a quen-te porque, quando aquecido, sua estrutura cristalina apresenta aconfiguração CFC que, como já vimos, se presta melhor à lamina-ção. Além disso, nesse tipo de estrutura, as forças de coesão sãomenores, o que também facilita a deformação.

Encruamento 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 au-menta a dureza e a resistência mecânica.

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

A laminação a frio também pode ser feita mesmo em metais cujaresistência à deformação é maior. São passes rápidos e brandoscuja finalidade é obter maior precisão nas dimensões das chapas.Em alguns casos, a dureza e a resistência do material melhoram jáque, nesse caso, ele fica “encruado”. Quando se necessita de preci-são dimensional e ductilidade, a chapa laminada a frio passa por umtratamento térmico chamado recozimento.

Sendo a quente ou a frio, a laminação parte dos lingotes que, pas-sando pelos laminadores, pode se transformar em produtos de usoimediato como trilhos, vigas e perfis. Pode se transformar tambémem produtos intermediários que serão usados em outros processosde conformação mecânica.

É o caso de tarugos que passarão por forjamento, extrusão e trefila-ção e das chapas que serão estampadas para a fabricação de au-tomóveis, ônibus, fogões, geladeiras...

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A máquina de laminar chama-se...

Isso mesmo, caro aluno, laminador. O laminador é o equipamentoque realiza a laminação.

Mas, não é só de laminadores que a laminação é composta. Umsetor de laminação é organizado de tal modo que a produção éseriada e os equipamentos são dispostos de acordo com a seqüên-cia de operações de produção, na qual os lingotes entram e, aosaírem, já estão com o formato final desejado seja como produtofinal, seja como produto intermediário.

As instalações de uma laminação são compostas por fornos deaquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, siste-mas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevação ebasculamento, tesouras de corte e, principalmente, o laminador.

Ele é um conjunto mecânico bem parecido com a máquina do paste-leiro.

É composto de:• cadeira - é o laminador propriamente dito e que contém a gaiola,os cilindros e os acessórios.• gaiola - estrutura que sustenta os cilindros.

Os cilindros são as peças-chave dos laminadores, porque são elesque aplicam os esforços para deformar o metal. Eles podem serfundidos ou forjados; são fabricados em ferro fundido ou aço especi-al, dependendo das condições de trabalho a que eles são submeti-dos. Podem ser lisos, para a produção de placas e chapas, ou comcanais, para a produção de perfis.

Os laminadores podem ser montados isoladamente ou em grupos,formando uma seqüência de vários laminadores em série. Esseconjunto recebe o nome de trem de laminação. Junto a esse con-junto, trabalham os equipamentos auxiliares, ou seja, os empurrado-res, as mesas transportadoras, as tesouras, as mesas de elevação...

Os laminadores podem ser classificados quanto ao número decilindros que eles apresentam. Assim temos:

Duo - composto de dois cilindros de mesmo diâmetro, que giram emsentidos opostos, na mesma velocidade.

Trio - três cilindros dispostos uns sobre os outros. Quando o materi-al passa pela primeira vez, ele passa entre o cilindro inferior e mé-dio. Quando ele retorna, passa pelo cilindro médio e superior.

Quádruo - apresenta quatro cilindros: dois internos (de trabalho) edois externos (de apoio).

Universal - apresenta quatro cilindros combinados: dois horizontaise dois verticais. Ele é utilizado para a laminação de trilhos.

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Sendzimir - apresenta seis cilindros dos quais dois são de trabalhoe quatro são de apoio.

A laminação nunca é feita de uma só vez. Assim como o pasteleiropassa a massa pela máquina várias vezes até que ela tenha a es-pessura desejada, o metal também é passado diversas vezes pelolaminador a fim de que o perfil ou a chapa adquiram ou o formato,ou a espessura adequada para o próximo uso.

Nessas passagens, você obtém inicialmente a laminação de desbas-te, cuja função é transformar os lingotes de metal em produtos in-termediários ou semi-acabados como blocos, placas e tarugos.Esses produtos passam depois pelos laminadores acabadores ondesão transformados em produtos acabados como perfilados, trilhos,chapas, tiras.

Laminando um produto plano

Como já dissemos, para obter um produto laminado, ele tem quepassar diversas vezes pelos laminadores. Na verdade, esse proces-so tem várias etapas, porque além da passagem pelos cilindros,algumas coisas vão acontecendo à medida que o produto vai sendolaminado. Essas etapas são, em geral, as seguintes:

1. O lingote, pré-aquecido em fornos especiais, passa pelolaminador de desbaste e se transforma em placas.2. A placa é reaquecida e passa então por um laminador quequebra a camada de óxido que se formou no aquecimento. Nessaoperação usa-se também jato de água de alta pressão.3. Por meio de transportadores de roletes, a placa é levada aum outro laminador que diminui a espessura e também aumenta alargura da placa original. Na saída dessa etapa, a chapa tambémpassa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesourade corte a quente.4. Finalmente, a placa é encaminhada para o conjunto delaminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadoresquádruos. Nessa etapa ela sofre reduções sucessivas, até atingir aespessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa.

5. Quando sai da última cadeira acabadora, a chapa é enro-lada em bobina por meio de bobinadeiras.

Para a obtenção de espessuras ainda menores, a laminação pros-segue, porém a frio. Para isso, as bobinas passam por um processode limpeza da superfície chamado de decapagem.

Após a laminação a frio, que dá à superfície da chapa um acaba-mento melhor, ela é rebobinada. A bobina resultante passa por umprocesso de tratamento térmico que produz a recristalização domaterial e anula o encruamento ocorrido durante a deformação afrio.

Além da grande variedade de produtos de aço que se pode fabricarpor laminação, esse processo de conformação mecânica também éaplicável ao cobre e suas ligas, ao alumínio e sua ligas, à borracha eao papel.

Características e defeitos dos produtos la-minados

Cada produto industrial tem características que o diferenciam dosoutros. Não é diferente com relação aos produtos laminados.

Por exemplo, as formas desses produtos são muito simples: barras,perfis, chapas. Seu comprimento é sempre muito maior que sualargura e, na maioria dos casos, as espessuras também são reduzi-das.

Os produtos laminados são empregados tanto na construção civil(casas, apartamentos, prédios industriais, pontes, viadutos), quantona indústria mecânica, na usinagem para a produção em série degrandes quantidades de peças como parafusos, brocas, pinos,eixos, barras de seções diversas e chapas trabalhadas (furadas,cortadas, fresadas, retificadas). Em geral, o formato adequado doproduto laminado, próximo do produto final usinado, aumenta muitoa produtividade dos setores de usinagem.

Além das características, os produtos laminados apresentam defei-tos que, geralmente, originam-se dos defeitos de fabricação dopróprio lingote. Assim, os defeitos mais comuns dos produtos lami-nados são:• Vazios - podem ter origem nos rechupes ou nos gases retidosdurante a solidificação do lingote. Eles causam tanto defeitos desuperfície quanto enfraquecimento da resistência mecânica doproduto.• Gotas frias - são respingos de metal que se solidificam nasparedes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles seagregam ao lingote e permanecem no material até o produto acaba-do na forma de defeitos na superfície.• Trincas - aparecem no próprio lingote ou durante as operaçõesde redução que acontecem em temperaturas inadequadas.• Dobras - são provenientes de reduções excessivas em que umexcesso de massa metálica ultrapassa os limites do canal e sofrerecalque no passe seguinte.• Inclusões - são partículas resultantes da combinação de elementospresentes na composição química do lingote, ou do desgaste derefratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material durante alaminação, quanto causar defeitos na superfície.• Segregações - acontecem pela concentração de alguns elemen-tos nas partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem.Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades comotambém fragilização e enfraquecimento de seções dos produtoslaminados.

Além disso, o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora deseção, em conseqüência de deficiências no equipamento, e nas con-dições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.

A aula sobre laminação termina aqui. Se você quiser saber mais,consulte a bibliografia no final deste livro. Você vai descobrir que háainda muito o que estudar e aprender!

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Extrusão

Assim como a laminação, a extrusão é um processo de fabricaçãode produtos semi-acabados, ou seja, produtos que ainda sofrerãooutras operações, tais como corte, estampagem, usinagem ou for-jamento, antes de seu uso final. Como resultado disso, obtém-seuma das importantes características do produto extrudado: seçãotransversal reduzida e grande comprimento.

O processo de extrusão consiste basicamente em forçar a passa-gem de um bloco de metal através do orifício de uma matriz. Isso éconseguido aplicando-se altas pressões ao material com o auxílio deum êmbolo.

Trata-se de um processo de fabricação relativamente novo, secomparado com a maioria dos outros processos de conformaçãomecânica. As primeiras experiências com extrusão foram feitas comchumbo no final do século passado. O maior avanço aconteceudurante a Segunda Guerra Mundial, com a produção de grandesquantidades de perfis de alumínio para serem usados na indústriaaeronáutica.

Atualmente, não só metais mais dúcteis, como o alumínio e suasligas e o cobre e suas ligas, podem passar pelo processo de extru-são. Também é possível fabricar produtos de aço ao carbono e açoinoxidável por meio de extrusão. Produtos de plástico, principalmen-te embalagens, também são fabricados por extrusão.

No que se refere ao uso do alumínio, as variedades de perfis que sepode fabricar é quase ilimitada. As seções obtidas são mais resis-tentes porque não apresentam juntas frágeis e há melhor distribui-ção do metal. O processo fornece, também, uma boa aparência paraas superfícies.

Etapas do processo

De acordo com o tipo de metal, que deve suportar rigorosas condi-ções de atrito e temperatura, e com a seção a ser obtida, a extrusãopode ser realizada a quente ou a frio.

O metais mais duros, como o aço, passam normalmente pelo pro-cesso de extrusão a quente. Esse processo envolve as seguintesetapas:1. Fabricação de lingote ou tarugo de seção circular.2. Aquecimento uniforme do lingote ou tarugo.3. Transporte do lingote ou tarugo aquecido para a câmara de

extrusão. Essa etapa deve ser executada o mais rapida-mente possível para diminuir a oxidação na superfície dometal aquecido.

4. Execução da extrusão: com o tarugo aquecido apoiadodiante da câmara de extrusão, o pistão é acionado e o material éempurrado para o interior da câmara.5. Fim da extrusão: o pistão recua e a câmara se afasta paraa retirada do disco e da parte restante do tarugo.6. Remoção dos resíduos de óxido com o auxílio de discoraspador acionado pelo pistão.

Lingote é o bloco de metal produzido por fundição.

Tarugo é o bloco de metal obtido pela laminação de um lingote.

Considerando-se que o trabalho a quente traz problemas de oxida-ção do bloco de metal e das ferramentas de extrusão, a temperaturade trabalho deve ser a mínima necessária para fornecer ao metal ograu de plasticidade adequado.

Devido à intensa deformação produzida durante a extrusão, podeocorrer um sensível aquecimento do metal. Portanto, a temperaturamáxima do processo deve ser seguramente inferior à temperaturade “liquação”, ou seja, aquela em que acontece a fusão do contornodos grãos.

Se a temperatura de extrusão ficar muito próxima à de liquação, oaquecimento produzido pelo atrito e pela compressão da matriz,poderá atingir a temperatura de fusão e impedir a fabricação doproduto por extrusão.

Deve-se lembrar, também, de que a temperatura do material nazona de deformação depende da velocidade de deformação e dograu de compressão. Isso significa que a temperatura aumentaquando aumentam a velocidade e a deformação, por causa doaumento do atrito devido ao aumento da velocidade de deformaçãoe do grau de compressão.

Na extrusão a quente, as reduções de área conseguidas são daordem de 1:20 (um para vinte). Isso significa que, se você tiver umabarra de 100 mm2 de área, ela pode ter sua área reduzida para 5mm2.

Os materiais mais dúcteis, como o alumínio, podem passar porextrusão tanto a frio quanto a quente e obtêm reduções de área daordem de 1:100 (um para cem).

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

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Tipos de processos de extrusão

A extrusão pode ser realizada de duas maneiras básicas: direta ouindiretamente.

Na extrusão direta o bloco metálico a ser processado é colocado emuma câmara ou cilindro, e empurrado contra uma matriz através deum pistão, acionado por meios mecânicos ou hidráulicos.

Para proteger o pistão da alta temperatura e da abrasão resultantesdo processo de extrusão direta, emprega-se um bloco de aço, cha-mado de falso pistão entre o material metálico e o êmbolo. Usa-setambém um pedaço de grafite entre o metal e o pistão a fim deassegurar que todo o material metálico passe pela matriz.

Nesse processo, a deformação ocorre na matriz, enquanto que oresto do material é contido pelas paredes do cilindro. Desse modo,não se produz nenhuma instabilidade no material. Isso torna possí-vel alcançar elevadas reduções (até 99%) no material processado.

Na extrusão indireta, o êmbolo é oco e está ligado à matriz. Aextremidade oposta da câmara é fechada com uma placa. O êmbolooco empurra a matriz de encontro ao metal e este sai da matriz emsentido contrário ao movimento da haste.

Como não há movimento relativo entre o bloco de metal e as pare-des da câmara, as forças de atrito são muito menores e as pressõesnecessárias são também menores do que na extrusão direta. Poroutro lado, como o êmbolo é furado, as cargas a serem utilizadassão limitadas e não é possível obter perfis com formatos complexos.Por isso, o processo de extrusão direta é o mais empregado.

Os equipamentos usados na extrusão consistem em prensas hori-zontais, mecânicas ou hidráulicas, com capacidades normais entre 1500 e 5 mil toneladas. Prensas hidráulicas conseguem cargas de até30 mil toneladas!

Além dessas prensas, são necessários equipamentos auxiliarespara a realização do processo. Eles incluem fornos para aquecimen-to dos tarugos, fornos de tratamento térmico, além de equipamentospara transporte e corte dos perfis.

Defeitos da extrusão

Existem vários defeitos típicos dos processos de extrusão. Porexemplo: no processo de extrusão, a deformação não é uniforme.Por isso, o centro do tarugo move-se mais rapidamente que a perife-ria, e forma-se uma “zona morta” ao longo da superfície externa dotarugo. Quando a maior parte do bloco de metal já passou pelamatriz, a superfície externa move-se para o centro e começa a fluirpela matriz. Como essa superfície externa contém uma película deóxido, aparecem linhas internas de óxido no interior do produto.

Se esse produto for cortado transversalmente, esse óxido aparecerána forma de um anel que não permite a colagem das partes a eleadjacentes.

Outro defeito que pode aparecer por causa da diferença de veloci-dade entre o núcleo do tarugo e a periferia, é a formação de umacavidade no centro da superfície do material em contato com opistão, quando o processo de extrusão atinge a etapa final.

Essa cavidade cresce gradualmente em diâmetro e profundidade,transformando a barra em um tubo. Por isso, essa parte final doproduto deverá ser descartada. O aspecto desse defeito é seme-lhante ao de um rechupe interno.

O arrancamento é o defeito que se forma na superfície do produto eaparece na forma de perda de material da superfície, quando oproduto passa muito rapidamente pela matriz.

Produtos fabricados pelo processo de extrusão podem apresentartambém bolhas na superfície. Elas podem ser causadas pela pre-sença de hidrogênio e materiais provenientes da fundição do lingoteou por ar contido dentro do recipiente da prensa.

Os defeitos que acabamos de descrever podem ser evitados daseguinte forma:Cavidade no produto:• descartar a porção final do produto.Anel de óxido:• não extrudar o tarugo até o fim;• aquecer o recipiente a uma temperatura 50ºC menor que a tem-peratura do tarugo;• não deixar o diâmetro do produto extrudado ultrapassar um valora partir do qual o anel de óxido começa a aparecer.

Arrancamento:• diminuir a velocidade de extrusão;• diminuir a temperatura de extrusão.Bolhas• eliminar gases dissolvidos no metal líquido durante a fundição dolingote.

Já temos bastante informações para você estudar. Que tal fazer issoagora?

Puxa e estica

Acender a luz, falar ao telefone, ligar o som, a televisão ou um outroeletrodoméstico qualquer, andar de elevador. Nada disso seriapossível sem a trefilação, pois os fios elétricos de cobre ou alumí-nio, os cabos e arames de aço necessários para essas atividadestão comuns do século vinte são fabricados por esse processo deconformação mecânica.

Por esse processo, é possível obter produtos de grande comprimen-to contínuo, seções pequenas, boa qualidade de superfície e exce-lente controle dimensional.

O princípio do processo de trefilação é, de certa forma, parecidocom o da extrusão, ou seja, é necessário que o material metálicopasse por uma matriz para ter seu diâmetro diminuído e seu com-primento aumentado. A grande diferença está no fato de que, emvez de ser empurrado, o material é puxado. Além disso, a trefilaçãoé normalmente realizada a frio.

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Existem bancos de tração de até 100 toneladas, capazes de traba-lhar a uma velocidade de até 100 metros por minuto, percorrendodistâncias de até 30 metros. Em alguns casos, vários conjuntosdesse tipo podem ser montados em série, a fim de produzir aramese fios com diâmetros ainda menores.

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

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

A razão da presença desse ângulo, geralmente maior que o ângulode trefilação, é facilitar a lubrificação e, conseqüentemente, a pas-sagem do material. A lubrificação é necessária para facilitar a pas-sagem do metal pela fieira, a fim de diminuir o atrito entre o fio e ocone de trabalho.

O cilindro de calibração serve para ajustar o diâmetro do fio. Ocone de saída, por sua vez, permite a saída livre do fio.

A fieira é construída de metal duro para fios de diâmetro maior que 2mm, ou diamante para fios de diâmetro de até 2 mm. Esses materi-ais são usados para que a fieira possa resistir às condições severase grandes solicitações características desse processo.

Etapas do processo

O processo de trefilação compreende as seguintes etapas:1. Laminação e usinagem para a produção do fio máqui-na.

2. Decapagem mecânica ou química que retira os óxidospresentes na superfície do fio máquina.

3. Trefilação

4. Tratamento térmico de recozimento, quando é neces-sário restabelecer o ductilidade do material.

Para a trefilação propriamente dita, existem dois tipos básicos demáquinas de trefilar:

• sem deslizamentoNessa máquina, o fio é tracionado, ou seja, puxado, e depois depassar pelo furo da fieira, ele vai para um anel tirante que acumula ofio antes de liberar sua movimentação em direção a uma segundafieira onde o processo se repete. Isso é feito quantas vezes foremnecessárias para obter a bitola desejada para o fio. Ao términodesse processo, o fio é enrolado em uma bobinadeira.

• com deslizamentoEssa máquina é usada para a trefilação de fios metálicos de peque-no diâmetro. Nela, o fio parte de uma bobina, passa por uma roldanae segue alinhado até a primeira fieira. Na saída da fieira, o fio étracionado por um anel tirante e é enrolado nele com um número devoltas que depende da força do atrito necessária para tracionar o fioatravés da primeira fieira.

O movimento helicoidal do fio provoca seu deslizamento lateral peloanel e o sistema prossegue dessa forma para as demais fieiras eanéis.

Características e defeitos dos produtos tre-filados

Como já dissemos, os produtos trefilados caracterizam-se por seugrande comprimento e pequena seção transversal.

Dependendo de sua utilização, formato, seção transversal, elesrecebem uma denominação. Assim, as barras possuem diâmetromaior que 5 mm; os arames ou fios possuem diâmetro menor. Oarame é usado para a construção mecânica. O fio é usado em apli-cações elétricas.

Esses produtos apresentam os seguintes defeitos típicos:

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Diâmetro escalonado, causado por partículas duras retidas nafieira e que se desprendem depois.

Fratura irregular com estrangulamento, causada por esforço ex-cessivo devido à lubrificação deficiente, excesso de espiras no aneltirante, anel tirante rugoso, anel tirante com diâmetro incorreto,redução excessiva.

Fratura com risco lateral ao redor da marca de inclusão, causadapor partícula dura inclusa no fio inicial proveniente da laminação ouextrusão.

Fratura com trinca aberta em duas partes, causada por trincas delaminação.

Marcas em forma de V ou fratura em ângulo, causadas por redu-ção grande e parte cilíndrica pequena, com inclinação do fio nasaída; ruptura de parte da fieira com inclusão de partículas no conta-to fio-fieira; inclusão de partículas duras estranhas.

Ruptura taça-cone, causada por redução pequena e ângulo defieira muito grande, com acentuada deformação da parte central.

Aqui terminamos o estudo de mais dois processos de conformaçãomecânica. Há muito mais do que isso a ser apreendido. Por isso,não deixe a peteca cair! Para saber mais consulte a nossa bibliogra-fia no final deste livro.

Forjamento

O forjamento, um processo de conformação mecânica em que omaterial é deformado por martelamento ou prensagem, é emprega-do para a fabricação de produtos acabados ou semi-acabados dealta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços esolicitações em sua utilização.

Embora, hoje em dia, o forjamento seja feito por meio de equipa-mentos, o princípio do processo continua o mesmo: aplicação indivi-dual e intermitente de pressão, quer dizer, o velho martelamento, ouentão, a prensagem.

O forjamento por martelamento é feito aplicando-se golpes rápi-dos e sucessivos no metal. Desse modo, a pressão máxima aconte-ce quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente deintensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na defor-mação do material. O resultado é que o martelamento produz defor-mação principalmente nas camadas superficiais da peça, o que dáuma deformação irregular nas fibras do material. Pontas de eixo,virabrequins, discos de turbinas são exemplos de produtos forjadosfabricados por martelamento.

No forjamento por martelamento são usados martelos de forja queaplicam golpes rápidos e sucessivos ao metal por meio de umamassa de 200 a 3.000 kg que cai livremente ou é impulsionada deuma certa altura que varia entre 1 e 3,5 m.

Na prensagem, o metal fica sujeito à ação da força de compressãoem baixa velocidade e a pressão atinge seu valor máximo poucoantes de ser retirada, de modo que as camadas mais profundas daestrutura do material são atingidas no processo de conformação. Adeformação resultante é, então, mais regular do que a produzidapela ação dinâmica do martelamento. Palhetas de turbinas e forja-dos de liga leve são produtos fabricados por prensagem.

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O forjamento por prensagem é realizado por prensas mecânicas ouhidráulicas. As prensas mecânicas, de curso limitado, são acionadaspor eixos excêntricos e podem aplicar cargas entre 100 e 8.000toneladas. As prensas hidráulicas podem ter um grande curso e sãoacionadas por pistões hidráulicos. Sua capacidade de aplicação decarga fica entre 300 e 50.000 toneladas. Elas são bem mais carasque as prensas mecânicas.

As operações de forjamento são realizadas a quente, em temperatu-ras superiores às de recristalização do metal. É importante que apeça seja aquecida uniformemente e em temperatura adequada.Esse aquecimento é feito em fornos de tamanhos e formatos varia-dos, relacionados ao tipo de metal usado e de peças a serem produ-zidas e vão desde os fornos de câmara simples até os fornos comcontrole específico de atmosfera e temperatura. Alguns metais não-ferrosos podem ser forjados a frio.

Matriz aberta ou fechada?

Toda a operação de forjamento precisa de uma matriz. É ela queajuda a fornecer o formato final da peça forjada. E ajuda também aclassificar os processos de forjamento, que podem ser:• forjamento em matrizes abertas, ou forjamento livre;• forjamento em matrizes fechadas.

As matrizes de forjamento são submetidas a altas tensões de com-pressão, altas solicitações térmicas e, ainda, a choques mecânicos.Devido a essas condições de trabalho, é necessário que essasmatrizes apresentem alta dureza, elevada tenacidade, resistência àfadiga, alta resistência mecânica a quente e alta resistência aodesgaste. Por isso, elas são feitas, em sua maioria, de blocos deaços-liga forjados e tratadas termicamente. Quando as solicitaçõessão ainda maiores, as matrizes são fabricadas com metal duro.

No forjamento livre, as matrizes têm geometria ou formatos bastantesimples. Esse tipo de forjamento é usado quando o número depeças que se deseja produzir é pequeno e seu tamanho é grande. Éo caso de eixos de navios, turbinas, virabrequins e anéis de grandeporte.

A operação de forjamento livre é realizada em várias etapas. Comoexemplo, a ilustração mostra o estiramento de uma parte de umabarra. Observe a peça inicial (a) e o resultado final (e). A operação éiniciada com uma matriz de pequena largura. O estiramento aconte-ce por meio de golpes sucessivos e avanços da barra (b, c, d, e). Abarra é girada 90º e o processo repetido (f). Para obter o acabamen-to mostrado em g, as matrizes são trocadas por outras de maiorlargura.

No forjamento em matrizes fechadas, o metal adquire o formato dacavidade esculpida na matriz e, por causa disso, há forte restriçãoao escoamento do material para as laterais.

Essa matriz é construída em duas metades: a metade de baixo ficapresa à bigorna e nela é colocado o metal aquecido. A outra metadeestá presa ao martelo (ou à parte superior da prensa) que cai sobrea metade inferior, fazendo o material escoar e preencher a cavidadeda matriz.

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Uma peça forjada acabada geralmente não é conformada em um sógolpe, porque tanto a direção quanto a extensão na qual o metalpode escoar são pequenas. Por isso, para a confecção de umaúnica peça são necessárias várias matrizes com cavidades corres-pondentes aos formatos intermediários que o produto vai adquirindodurante o processo de fabricação.

A matriz apresenta uma cavidade extra em sua periferia e que tem oobjetivo de conter o excesso de material necessário para garantir ototal preenchimento da matriz durante o forjamento. Esse excessode material chama-se rebarba e deve ser retirado da peça em umaoperação posterior de corte.

A rebarba é um dos problemas do forjamento por matriz fechada.Para minimizá-lo, as matrizes apresentam calhas para evitar que arebarba seja muito grande.

Para peças não muito complexas, são aplicadas as seguintes etapasno forjamento em matriz fechada:1. Corte do blank, ou seja, do pedaço de metal em barra notamanho necessário.2. Aquecimento - realizado em fornos.3. Forjamento intermediário, realizado somente quando édifícil a conformação em uma única etapa.4. Forjamento final - feito em matriz, já com as dimensõesfinais da peça.5. Tratamento térmico - para a remoção das tensões, homo-geneização da estrutura, melhoria da usinabilidade e das proprieda-des mecânicas.

Defeitos dos produtos forjados

Os produtos forjados também apresentam defeitos típicos. Eles são:• Falta de redução - caracteriza-se pela penetração incompleta dometal na cavidade da ferramenta. Isso altera o formato da peça eacontece quando são usados golpes rápidos e leves do martelo.

• Trincas superficiais - causadas por trabalho excessivo na perife-ria da peça em temperatura baixa, ou por alguma fragilidade a quen-te.• Trincas nas rebarbas - causadas pela presença de impurezasnos metais ou porque as rebarbas são pequenas. Elas se iniciamnas rebarbas e podem penetrar na peça durante a operação derebarbação.• Trincas internas - originam-se no interior da peça, como conse-qüência de tensões originadas por grandes deformações.• Gotas frias - são descontinuidades originadas pela dobra desuperfícies, sem a ocorrência de soldagem. Elas são causadas porfluxos anormais de material quente dentro das matrizes, incrusta-ções de rebarbas, colocação inadequada do material na matriz.• Incrustações de óxidos - causadas pela camada de óxidos quese formam durante o aquecimento. Essas incrustações normalmentese desprendem mas, ocasionalmente, podem ficar presas nas pe-ças.• Descarbonetação - caracteriza-se pela perda de carbono nasuperfície do aço, causada pelo aquecimento do metal.• Queima - gases oxidantes penetram nos limites dos contornosdos grãos, formando películas de óxidos. Ela é causada pelo aque-cimento próximo ao ponto de fusão.

O que você estudou nesta lição é só um começo bem básico. Umprofissional do século XXI não se contenta com pouco. Por isso, sevocê quiser saber mais, vá a uma biblioteca e pesquise um poucomais. Vai valer a pena!

Estampagem

Estampagem é um processo de conformação mecânica, geralmenterealizado a frio, que engloba um conjunto de operações. Por meiodessas operações, a chapa plana é submetida a transformações quea fazem adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca. Isso sóé possível por causa de uma propriedade mecânica que os metaistêm: a plasticidade.

As operações básicas de estampagem são:• corte• dobramento• estampagem profunda (ou "repuxo")

Assim como nem todo material pode ser laminado, nem todo materi-al pode passar pelas operações de estampagem. As chapas metáli-cas de uso mais comum na estampagem são as feitas com as ligasde aço de baixo carbono, os aços inoxidáveis, as ligas alumínio-manganês, alumínio-magnésio e o latão 70-30, que tem um dosmelhores índices de estampabilidade entre os materiais metálicos.

O latão 70-30 é uma liga com 70% de cobre e 30% de zinco.

Além do material, outro fator que se deve considerar nesse proces-so é a qualidade da chapa. Os itens que ajudam na avaliação daqualidade são: a composição química, as propriedades mecânicas,as especificações dimensionais, e acabamento e aparência dasuperfície.

A composição química deve ser controlada no processo de fabrica-ção do metal. A segregação de elementos químicos, por exemplo,que pode estar presente no lingote que deu origem à chapa, causa ocomportamento irregular do material durante a estampagem.

As propriedades mecânicas, como dureza e resistência à tração,são importantíssimas na estampagem. Elas são determinadas pormeio de ensaios mecânicos que nada mais são do que testesfeitos com equipamentos especiais. Esses dados, juntamente comdados sobre a composição química, geralmente são fornecidosnas especificações dos materiais, presentes nos catálogos dosfabricantes das chapas e padronizados através de normas.

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As especificações das dimensões ajudam no melhor aproveitamentopossível do material, quando é necessário cortá-lo para a fabricaçãoda peça. Uma chapa fora dos padrões de dimensão impede seubom aproveitamento em termos de distribuição e quantidade daspeças a serem cortadas. O ideal é obter a menor quantidade possí-vel de sobras e retalhos que não podem ser aproveitados. Esseaproveitamento ideal envolve também o estudo da distribuição daspeças na chapa.

Os defeitos de superfície prejudicam não só a qualidade da peçaestampada, como também influenciam na acabamento quando oproduto deve receber pintura ou algum tipo de revestimento como acromação, por exemplo. Por isso, esse é um fator que também deveser controlado.

As operações de estampagem são realizadas por meio de prensasque podem ser mecânicas ou hidráulicas, dotadas ou não de dispo-sitivos de alimentação automática das chapas, tiras cortadas, oubobinas.

A seleção de uma prensa depende do formato, tamanho e quantida-de de peças a serem produzidas e, conseqüentemente, do tipo deferramental que será usado. Normalmente, as prensas mecânicassão usadas nas operações de corte, dobramento e estampagemrasa. As prensas hidráulicas são mais usadas na estampagemprofunda.

Na estampagem, além das prensas, são usadas ferramentas espe-ciais chamadas estampos que se constituem basicamente de umpunção (ou macho) e uma matriz. Essas ferramentas são classifica-das de acordo com o tipo de operação a ser executada. Assim,temos:• ferramentas para corte• ferramentas para dobramento• ferramentas para estampagem profunda

Na prensa, o punção geralmente é preso na parte superior queexecuta os movimentos verticais de subida e descida. A matriz épresa na parte inferior constituída por uma mesa fixa.

Esse ferramental deve ser resistente ao desgaste, ao choque e àdeformação, ter usinabilidade e grande dureza. De acordo com aquantidade de peças e o material a serem estampados, os estampossão fabricados com aços ligados, chamados de aços para ferramen-tas e matrizes.

O fio de corte da ferramenta é muito importante e seu desgaste, como uso, provoca rebarbas e contornos pouco definidos das peçascortadas. A capacidade de corte de uma ferramenta pode ser recu-perada por meio de retificação para obter a afiação.

Corte de chapas

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

Dica tecnológicaEm princípio, a espessura da chapa a ser cortada deve ser igual oumenor que o diâmetro do punção.

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As peças obtidas por corte, podem, eventualmente, ser submetidasa uma operação posterior de estampagem profunda, que será estu-dada mais adiante nesta aula.

O corte permite a produção de peças nos mais variados formatos.Estes são determinados pelos formatos do punção e da matriz. Afolga entre um e outra é muito importante e deve ser controlada, jáque o aspecto final da peça depende desse fator. Ela está relacio-nada também com a espessura, a dureza e o tipo de material dachapa.

Para o aço, a folga é de 5 a 8% da espessura da chapa; para olatão, ela fica entre 4 e 8%; para o cobre, entre 6 e 10%; para oalumínio, em torno de 3% e para o duralumínio, entre 7 e 8%.

Folgas muito grandes provocam rebarbas que podem ferir os opera-dores. As folgas pequenas provocam fissuras, ou seja, rachaduras,que causarão problemas nas operações posteriores. Quanto meno-res forem as espessuras das chapas e o diâmetro do punção, menorserá a folga e vice-versa.

Dependendo da complexidade do perfil a ser cortado, o corte podeser feito em uma única etapa ou em várias etapas até chegar aoperfil final. Isso determina também os vários tipos de corte quepodem ser executados:

Corte (simples): Produção de uma peça de um formato qualquer apartir de uma chapa.

Entalhe: Corte de um entalhe no contorno da peça.

Puncionamento: corte que produz furos de pequenas dimensões.

Corte parcial corte incompleto no qual uma parte da peça cortadafica presa à chapa.

Recorte: Corte de excedentes de material de uma peça que jápassou por um processo de conformação.

Um corte, por mais perfeito que seja, sempre apresenta uma super-fície de aparência “rasgada”. Por isso, é necessário fazer a rebar-bação, que melhora o acabamento das paredes do corte.

Fique por dentroPode-se cortar papel, borracha e outros materiais não-metálicoscom um punção de ângulo vivo. Nesse caso, o material fica apoiadosobre uma base sólida de madeira ou outro material mole.

Dobramento e curvamento

O dobramento é a operação pela qual a peça anteriormente recorta-da é conformada com o auxílio de estampos de dobramento. Estessão formados por um punção e uma matriz normalmente montadosem uma prensa. O material, em forma de chapa, barra, tubo ouvareta, é colocado entre o punção e a matriz. Na prensagem, umaparte é forçada contra a outra e com isso se obtém o perfil desejado.

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Em toda e qualquer operação de dobramento, o material sofre de-formações além do seu limite elástico. No lado externo há um esfor-ço de tração, o metal se alonga e há uma redução de espessura. Nolado interno, o esforço é de compressão.

Por causa da elasticidade do material, sempre há um pequenoretorno para um ângulo ligeiramente menor que o inicial, embora achapa tenha sido dobrada além de seu limite elástico. Por causadisso, quando se constrói o estampo, o cálculo do ângulo de dobra-mento deve considerar esse retorno e prever um dobramento em umângulo levemente superior ao desejado.

Dica tecnológicaExiste uma região interna do material que não sofre nenhum efeitodos esforços de tração e compressão aos quais a chapa é submeti-da durante o dobramento. Essa região é chamada de linha neutra.

Outro fator a considerar é a existência dos raios de curvatura. Can-tos vivos ou raios pequenos podem provocar a ruptura durante odobramento. Em geral, a determinação do raio de curvatura é funçãodo projeto ou desenho da peça, do tipo de material usado, da es-pessura da peça e do sentido da laminação da chapa. Materiaismais dúcteis como o alumínio, o cobre, o latão e o aço com baixoteor de carbono necessitam de raios menores do que materiais maisduros como os aços de médio e alto teores de carbono, aços ligadosetc.

Até atingir o formato final, o produto pode ser dobrado com o auxíliode apenas um estampo em uma única ou em mais fases ou, então,com mais de um estampo.

E para obter os variados formatos que o dobramento proporciona,realizam-se as seguintes operações:

Dobramento simples e duplo.

Dobramento em anel (aberto ou fechado).

Nervuramento

Corrugamento

Estampagem profunda

A estampagem profunda é um processo de conformação mecânicaem que chapas planas são conformadas no formato de um copo. Elaé realizada a frio e, dependendo da característica do produto, emuma 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.

Na estampagem profunda, a chapa metálica sofre alongamento emao menos uma direção e compressão em outra direção. Geralmente,um compensa o outro e não há mudança na espessura da chapa.

Assim como no dobramento, a estampagem profunda também érealizada com o auxílio de estampos formados por um punção, umamatriz e um sujeitador presos a prensas mecânicas ou hidráulicas. Achapa, já cortada nas dimensões determinadas, é presa entre a matrize o sujeitador que mantém sobre ela uma pressão constante durante oembutimento. Isso evita que ocorra o enrugamento da superfície dapeça. O punção é acionado, desce e força a chapa para baixo, atravésda matriz. Nessa operação, também é necessário um controle sobre afolga entre o punção e a matriz.

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Quando a profundidade do embutimento é grande, ou seja, tem aaltura maior que o diâmetro da peça, e são necessárias várias ope-rações sucessivas para obtê-la, tem-se a reestampagem. Isso podeser feito com o mesmo punção, ou com punções diferentes quandoo perfil da peça deve ser alterado numa segunda ou terceira estam-pagem.

A ferramenta deve ter uma superfície lisa e bem acabada paraminimizar o atrito entre matriz-chapa-punção e, desse modo, diminu-ir o esforço de compressão e o desgaste da ferramenta. Para dimi-nuir o atrito pode-se usar também um lubrificante.

Características e defeitos dos produtos estampados

Os produtos estampados apresentam defeitos característicos estrei-tamente ligados às várias etapas do processo de fabricação. Oquadro a seguir relaciona esses defeitos com a respectiva etapadentro do processo e indica as maneiras de evitá-los.

Etapa doprocesso

Defeito Causa Correção

Chapa Pregas, ou gretas, transversaisao corpo da peça

Inclusões na chapa.Trepadura de laminação.

Usar chapas com controle dequalidade de mais rigoroso.

Chapa Furos alongados ou gretas. Poros finos ou corpos estranhos duros(como grãos de areia) que penetram nachapa no momento da estampagem.

Limpar cuidadosamente oslocais de armazenamento daschapas.

Chapa Diferenças de espessura nachapa.

Aba de largura irregular, formação de gretasentre as regiões de diferentes espessuras.

Exigir produtos laminadoscom tolerâncias dimensionaisestreitas.

Projeto ou constru-ção da matriz.

Desprendimento do fundo. O punção de embutir atua como punção decorte, o raio de curvatura é muito pequenono punção e na aresta embutida.

Arredondar melhor as arestasno punção de embutir e namatriz.

Projeto ou constru-ção da matriz.

Ruptura no fundo. O fundo embutido é unido ao resto da peçaapenas por um lado; a relação de embuti-mento é grande demais para a chapa em-pregada.

Introduzir mais uma etapa deembutimento ou escolher umachapa de maior capacidadede embutimento.

Projeto ouferramentaria

Trincas no fundo depois que ocorpo está quase todo pronto(mais freqüentemente empeças retangulares).

Variação de espessura na chapa ou folgamuito estreita entre punção e matriz. Empeças retangulares, o estreitamento da folgaé devido à formação de uma pasta de óxi-dos.

Revisar espessura da chapa.Alargar o orifício de embuti-mento.Em peças retangulares, limparsempre as arestas das ferra-mentas.

Projeto ouferramentaria.

Formato abaulado - corpoarqueado para fora e arquea-mento do canto superior dorecipiente.

Folga muito larga de embutimento. Aumentar a pressão de sujei-ção.Trocar a matriz ou o punção.

Ferramentaria,conservação.

Estrias de embutimento. Desgaste da ferramenta e chapa oxidada. Fazer tratamento de superfí-cie para endurecer as arestasda matriz. Melhorar o proces-so de decapagem. Melhoraras condições de lubrificação.

Conservação,ferramentaria.

Pregas e trincas na aba. Folga de embutimento muito larga, ou arre-dondamento muito grande das arestas deembutimento.

Trocar a matriz.


Ampolas no fundo.Às vezes abaulamento nofundo.

Má aeração. Melhorar a saída do ar, distri-buindo melhor o lubrificante.


Relevos de um só lado nasrupturas do fundo.

Posição excêntrica do punção em relação àmatriz de embutimento.

Soltar a sujeição da ferramen-ta e centrar a matriz correta-mente com relação ao pun-ção.


Formação de pregas na aba. Pressão de sujeição insuficiente. Aumentar a pressão do sujei-tador.

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União Por Solda

O que é soldagem?

Na verdade, existem muitas definições de soldagem. Poderíamosapresentar várias delas aqui, mas os autores sempre acabam dis-cordando entre si em um ponto ou outro. Por isso, escolhemosapenas uma: aquela que achamos a mais abrangente (ou ampla) detodas.

É a definição da Associação Americana de Soldagem (AmericanWelding Society - AWS), segundo a qual, soldagem é o “processode união de materiais usado para obter a coalescência (união) loca-lizada de metais e não-metais, produzida por aquecimento até umatemperatura adequada, com ou sem a utilização de pressão e/oumaterial de adição” (in Tecnologia da soldagem de Paulo VillaniMarques, pág 352).

Está difícil? Vamos explicar. Com a soldagem, você pode unir doispedaços de material, usando calor com ou sem pressão. Nesseprocesso, você pode (ou não) ter a ajuda de um terceiro material,que vai funcionar como uma espécie de “cola“, que chamamos omaterial de adição. Fácil, não?

“Que vantagem! Eu posso unir dois materiais parafusando, rebitan-do, colando!” Se você está pensando assim, tem até razão. Emparte... Esses métodos realmente servem para unir materiais. Po-rém, a grande “sacada” da soldagem é a possibilidade de obter umaunião em que os materiais têm uma continuidade não só na aparên-cia externa, mas também nas suas características e propriedadesmecânicas e químicas, relacionadas à sua estrutura interna.

Embora se possa empregar técnicas de soldagem para vidro eplástico, por exemplo, vamos manter nossa atenção voltada para osprocessos de soldagem das ligas metálicas, já que o foco de nossoestudo consiste nos processos de fabricação para a indústria metal-mecânica. E porque lidamos com metais, é necessário lembrar quehá condições imprescindíveis para se obter uma solda: calor e/oupressão.

O calor é necessário porque grande parte dos processos de solda-gem envolve a fusão dos materiais, ou do material de adição, nolocal da solda. Mesmo quando se usa pressão e, às vezes, o pontode fusão não é atingido, o aquecimento facilita a plasticidade dometal e favorece a ação da pressão para a união dos metais.

O primeiro processo de soldagem por fusão com aplicação práticafoi patenteado nos Estados Unidos em 1885. Ele utilizava o calorgerado por um arco estabelecido entre um eletrodo de carvão e apeça. O calor do arco fundia o metal no local da junta e quando oarco era retirado, o calor fluía para as zonas adjacentes e provocavaa solidificação do banho de fusão.

Uma nova e significativa evolução aconteceu nesse processo algunsanos mais tarde, quando o eletrodo de carvão foi substituído por umeletrodo metálico. O processo de aquecimento passou, então, a seracompanhado da deposição do metal fundido do eletrodo metálicona peça.

A utilização do oxigênio e de um gás combustível permitiu a obten-ção de chama de elevada temperatura que permitiu a fusão localiza-da de determinados metais e a formação de um banho de fusão que,ao solidificar, forma a “ponte” entre as peças a serem unidas. Asoldagem por fusão inclui a maioria dos processos mais versáteisusados atualmente. Veja representação esquemática desse proces-so na ilustração ao lado.

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

A evolução desses processos está ilustrada a seguir.

Adaptado de: Processos de Soldadura por J. F. Oliveira Santos,Lisboa, Edições Técnicas do Instituto de Soldadura e Qualidade,1993

Hoje a soldagem é o método mais importante para a união perma-nente de metais. Neste módulo, você vai estudar os princípiosbásicos de alguns dos processos. O aprofundamento desse conhe-cimento vai depender do seu grau de interesse. Se você quisersaber mais, é só consultar a bibliografia que está no final deste livro.

Solução sólida é a mistura completa dos átomos de dois metais, oude um metal e um não-metal, que acontece quando os metais estãono estado líquido e continua a existir quando eles se solidificam.

Soldabilidade

Para obter a solda, não basta apenas colocar duas peças metálicaspróximas, aplicar calor com ou sem pressão. Para que a soldagemrealmente se realize, os metais a serem unidos devem ter umapropriedade imprescindível: a soldabilidade.

Soldabilidade é a facilidade que os materiais têm de se unirem pormeio de soldagem e de formarem uma série contínua de soluçõessólidas coesas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiaisoriginais.

O principal fator que afeta a soldabilidade dos materiais é a suacomposição química. Outro fator importante é a capacidade deformar a série contínua de soluções sólidas entre um metal eoutro. Assim, devemos saber como as diferentes ligas metálicasse comportam diante dos diversos processos de soldagem.

É preciso saber que, em se tratando de soldagem, cada tipo dematerial exige maior ou menor cuidado para que se obtenha umsolda de boa qualidade.

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Se o material a ser soldado exigir muitos cuidados, tais comocontrole de temperatura de aquecimento e de interpasse, outratamento térmico após soldagem, por exemplo, dizemos que omaterial tem baixa soldabilidade.

Por outro lado, se o material exigir poucos cuidados, dizemosque o material tem boa soldabilidade. O quadro a seguir resumeo grau de soldabilidade de alguns dos materiais metálicos maisusados na indústria mecânica.

SoldabilidadeMateriais Ótima Boa Regular DifícilAço baixo carbono XAço médio carbono X XAço alto carbono XAço inox X XAços-liga XFerro fundido cinzento XFerro fundido maleável e nodular XFerro fundido branco XLiga de alumínio XLiga de cobre X

Como se vê, a soldabilidade mútua dos metais varia de um materialmetálico para outro, de modo que as juntas soldadas nem sempreapresentam as características mecânicas desejáveis para determi-nada aplicação.

Metalurgia da solda

O simples fato de se usar calor nos processos de soldagem implicaem alterações na microestrutura do material metálico. Na verdade,na maioria dos casos, a soldagem reproduz no local da solda osmesmos fenômenos que ocorrem durante um processo de fundição.Ou seja, do ponto de vista da estrutura metalográfica, o materialapresenta características de metal fundido.Por isso, não podemos nos esquecer de que, às vezes, o metal apóssofrer aquecimento, tem suas características mecânicas afetadas.Assim, a junta soldada pode se tornar relativamente frágil. Na zonaafetada termicamente, a estrutura do metal pode ser modificada peloaquecimento e rápido resfriamento durante o processo de solda-gem. A composição química fica, entretanto, praticamente inaltera-da.

Dependendo do processo de soldagem que se use, e da naturezados metais que estão sendo soldados, teremos um maior ou menortamanho da zona afetada termicamente. Por exemplo, na soldagemmanual ao arco com eletrodos revestidos finos, a zona afetadatermicamente é menor do que na soldagem a gás. É nessa zona queuma série de fenômenos metalúrgicos ocorrem.

Na região próxima à junta soldada, está a zona de ligação, na qualse observa uma transição entre a estrutura do metal fundido e a dometal de base.

Próximo a essa faixa, está a zona afetada termicamente na qual ometal é superaquecido de modo que haja um aumento do tamanhodo grão e, portanto, uma alteração das propriedades do material.Essa faixa é normalmente a mais frágil da junta soldada.

À medida que aumenta a distância da zona fundida, praticamentenão há diferenças na estrutura do material porque as temperaturassão menores.

Segurança em primeiro lugar

Os principais riscos das operações de soldagem são: incêndios eexplosões, queimaduras, choque elétrico, inalação de fumos e gasesnocivos e radiação.

Do ponto de vista do soldador que utiliza o equipamento de solda-gem, este deve proteger-se contra perigos das queimaduras provo-cadas por fagulhas, respingos de material fundido e partículas aque-cidas. Deve se proteger, também, dos choques elétricos e das radi-ações de luz visível ou invisível (raios infravermelhos e ultravioleta)sempre presentes nos diversos processos de soldagem.

Assim, quando estiver operando um equipamento, ou seja, durante asoldagem, o operador deve proteger:• as mãos, com luvas feitas com raspas de couro;• o tronco, com um avental de raspa de couro, ou aluminizado;

• os braços e os ombros com mangas e ombreiras também feitasde raspas de couro;• a cabeça e o pescoço, protegidos por uma touca;• os pés e as pernas, com botinas de segurança providas de bi-queira de aço e perneiras com polainas que, ao cobrir o peito dospés, protegem contra fagulhas ou respingos que possam entrarpelas aberturas existentes nas botinas.• dependendo do processo de soldagem, o rosto deve ser protegi-do com máscaras ou escudos de proteção facial dotados de lentesque filtram as radiações infravermelhas e ultravioleta, além de ate-nuar a intensidade luminosa. No processo oxiacetilênico, usam-se,para esse mesmo fim, óculos com lentes escuras ao invés de más-cara;• as vias respiratórias, com máscaras providas de filtros, toda avez que se trabalhar em locais confinados ou com metais que geramvapores tóxicos como o chumbo e o mercúrio.

As roupas do soldador devem ser de tecido não inflamável, e devemestar sempre limpas, secas e isentas de graxa e óleo para evitar quepeguem fogo com facilidade.

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Além desses cuidados com a proteção individual, o operador deveficar sempre atento para evitar acidentes que podem ocorrer noarmazenamento, no uso e no manuseio do equipamento. Para isso,algumas precauções devem ser tomadas:• Manter o local de trabalho sempre limpo.• Retirar todo o material inflamável do local de trabalho antes deiniciar a soldagem.• Manter o local de trabalho bem ventilado.• Restringir o acesso de pessoas estranhas ao local da soldagem,isolando-o por meio de biombos.• Usar sempre o equipamento de proteção individual.

Finalmente, deve-se também cuidar para que o trabalho do soldadornão seja prejudicado pela fadiga. Além de aumentar a possibilidadede haver um acidente, a fadiga causa a baixa qualidade da solda ebaixos níveis de produção. Para superar esse fator, as seguintesprovidências devem ser tomadas:1. Posicionar a peça a ser soldada de modo que a soldagemseja executada na posição plana, sempre que possível.2. Usar o menor tamanho possível de maçarico/tocha ade-quado à junta que se quer soldar.3. Usar luvas leves e flexíveis.4. Usar máscaras com lentes adequadas que propiciem boavisibilidade e proteção.5. Garantir ventilação adequada.6. Providenciar ajuda adicional para a realização de opera-ções como limpeza e goivagem.7. Colocar a mesas de trabalho e os gabaritos de modo queo soldador possa se sentar durante a soldagem.

Soldagem a gás

A soldagem a gás é um processo através do qual os metais sãosoldados por meio de aquecimento com uma chama de um gáscombustível e oxigênio. Isso produz uma chama concentrada de altatemperatura que funde o metal-base e o metal de adição, se ele forusado.

Embora esse processo gere temperaturas elevadas, estas ainda sãobaixas se comparadas com as geradas pelo arco elétrico. Por causadisso, a velocidade de soldagem é baixa e, apesar da simplicidade ebaixo custo, o uso em processos industriais da soldagem a gás émuito restrito. Assim, ela é usada apenas quando se exige um ótimocontrole do calor fornecido e da temperatura das peças, como nasoldagem de chapas finas e tubos de pequeno diâmetro e, também,na deposição de revestimentos com propriedades especiais nasuperfície das peças. Seu maior uso se dá na soldagem de manu-tenção.

Para realizar a soldagem a gás, o equipamento básico necessário écomposto por dois cilindros, um contendo oxigênio e outro contendoo gás combustível, dotados de reguladores de pressão, mangueiraspara conduzir os gases até o maçarico.

Fique por dentroO equipamento usado para a soldagem a gás é de baixo custo e,com acessórios adequados, pode também ser usado em outrasoperações como: dobramento, desempeno, pré e pós-aquecimento,brasagem, solda-brasagem e corte a gás.

O principal item desse equipamento básico é o maçarico, no qual osgases são misturados e do qual eles saem para produzir a chama.Ele é composto basicamente de:

• corpo, no qual estão as entradas de gases e os reguladores dapassagem dos gases;• misturador, no qual os gases são misturados;• lança, na qual a mistura de gases caminha em direção ao bico;• bico, que é o orifício calibrado por onde sai a mistura dos gases.

Eles recebem o oxigênio e o gás combustível e fazem a mistura naproporção adequada à produção da chama desejada. A vazão desaída dos gases determina se a chama será forte, intermediária ousuave. Finalmente, a proporção dos gases determina se a chamaserá oxidante, neutra ou redutora, cuja importância você verá maisadiante.

Basicamente, existem dois tipos de maçaricos:a) O maçarico de baixa pressão, do tipo injetor, que forneceuma mistura de gás e oxigênio sem variação de proporção;

1. Entrada de oxigênio 2. Entrada de gás 3. Injetor 4. Mistura entre os gases 5. Câmara de mistura 6. Bico

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b) O maçarico misturador é usado com cilindros de gás demédia pressão. Nele, os gases passam por válvulas que permitemcontrolar a proporção da mistura, e continuam através de tubosindependentes até o ponto de encontro dos gases sem sofrer altera-ções significativas de volume e pressão.

1. Entrada de oxigênio2. Entrada de gás3. Ponto de encontro dos gases4. Misturador de gases5. Câmara de mistura6. Bico

O regulador de pressão tem a função de controlar a pressão dosgases que saem dos cilindros de modo que ela diminua até atingir apressão de trabalho. Ele pode ser de dois tipos: de um ou doisestágios. O desenho ao lado ilustra as partes componentes de umregulador de um estágio.

As mangueiras têm a função de conduzir os gases. Elas devem serflexíveis e capazes de resistir à alta pressão e a uma temperaturamoderada. Para facilitar a identificação, a mangueira para os gasescombustíveis deve ser vermelha e ter rosca esquerda. A mangueirade oxigênio deve ser verde e ter rosca direita. Cada mangueira deveser protegida por válvulas de segurança presentes no regulador depressão e no maçarico.

A hora e a vez do gás

Pois é. Já falamos tanta coisa sobre a soldagem a gás, mas nãofalamos do mais importante: o gás. E você que está sempre ligado,deve estar se perguntando: “Que raio de gás é esse?”.

Para início de conversa, vamos lembrar que esse processo precisade dois gases: o oxigênio e um gás combustível.

O oxigênio, que representa 21% da atmosfera que envolve a Terra,é usado puro no processo; tem a função de acelerar as reações eaumentar a temperatura da chama.

O gás combustível, por sua vez, precisa apresentar algumas carac-terísticas. Por exemplo: ele deve ter alta temperatura de chama, altataxa de propagação de chama, alto potencial energético e mínimareação química com os metais de base e de adição. Gases como ohidrogênio, o propano, o metano, o gás natural e, principalmente, oacetileno apresentam essas características.

E de todos eles, o acetileno é o mais usado por causa da alta potên-cia de sua chama e pela alta velocidade de inflamação. Em presen-ça do oxigênio puro, sua temperatura pode atingir aproximadamente3200ºC, a maior dentre os gases que citamos acima. É um hidrocar-boneto cuja fórmula é C

2H

2.

Fique por dentroO acetileno é tão usado na soldagem a gás que muitas vezes oprocesso recebe o nome de soldagem oxiacetilênica.

Em função da quantidade de gás combustível e de oxigênio, o ma-çarico pode fornecer diferentes tipos de chama, aplicáveis à solda-gem de diferentes tipos de metais. É a regulagem da chama que vaipermitir o aparecimento de seus três tipos básicos:

1. Chama redutora ou carburante: é obtida pela mistura deoxigênio e maior quantidade de acetileno. Esse tipo de chama écaracterizado pela cor amarela clara e luminosa e pela zona carbu-rante presente no dardo da chama. É usada para a soldagem deferro fundido, alumínio, chumbo e ligas de zinco.

2. Chama neutra ou normal: formada a partir da regulagemda chama redutora, é obtida pela mistura de uma parte de gás, umade oxigênio do maçarico e 1,5 parte de oxigênio do ar, e se caracte-riza por apresentar um dardo brilhante. Ela é usada para a soldagemde cobre e todos os tipos de aços.

3. Chama oxidante: é obtida a partir da chama neutra, dimi-nuindo a quantidade de acetileno e aumentando a quantidade deoxigênio. É usada para a soldagem de aços galvanizados, latão ebronze.

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Nem só de gás vive a soldagem

Além dos gases, mais dois tipos de materiais são às vezes necessá-rios para a realização da soldagem a gás: os fluxos e os metais deadição. Juntamente com o gás, esses materiais são chamados deconsumíveis.

Para realizar soldagens de boa qualidade, é necessário que aspeças metálicas tenham sua superfície livre da presença de óxidos.Como o oxigênio é parte integrante do processo de soldagem a gáse como a afinidade de certos metais com o oxigênio é instantânea, équase impossível impedir a formação desses óxidos. Uma maneirade removê-los é por meio do uso dos fluxos.

Os fluxos são materiais em forma de pó ou pasta que se fundem etêm a função de reagir quimicamente com os óxidos metálicos quese formam no processo. Eles são usados na soldagem de açosinoxidáveis e de metais não-ferrosos como o alumínio e o cobre esuas ligas.

Os metais de adição são usados para preenchimento da junta epara melhorar as propriedades dos metais de base, quando neces-sário. Encontram-se no comércio sob a forma de varetas com com-primentos e diâmetros variados. São escolhidos em função da quan-tidade de metal a depositar, da espessura das peças a serem unidase das propriedades mecânicas e/ou da composição química dometal de base.

Etapas e técnicas da soldagem a gás

O processo de soldagem a gás apresenta as seguintes etapas:1. Abertura dos cilindros e regulagem das pressões de traba-lho.2. Acendimento e regulagem da chama.3. Formação da poça de fusão.4. Deslocamento da chama e realização do cordão de solda,com ou sem metal de adição.5. Interrupção da solda.6. Extinção da chama.

Dentro desse processo, duas técnicas de soldagem podem serempregadas: a soldagem à esquerda e a soldagem à direita.

Poça de fusão, ou banho de fusão, é a região em que o material aser soldado está em estado líquido.

A soldagem à esquerda ocorre quando a vareta do metal de adiçãoprecede o maçarico ao longo do cordão. Nesse caso, o metal deadição é depositado à frente da chama.

Na soldagem à esquerda, o ângulo entre o maçarico e a peça deveficar em torno de 60º. O ângulo entre a vareta e a peça, por sua vez,deve ficar entre 45 e 60º.

Essa técnica é usada para a soldagem de peças com até 6 mm deespessura, e de metais não-ferrosos, porque o cordão de soldaobtido é raso. Ela necessita geralmente que o soldador faça movi-

mentos rotativos ou em ziguezague de um lado para outro da chapapara obter uma fusão perfeita.

A soldagem à direita acontece quando a chama é dirigida para apoça de fusão e o metal de adição é depositado atrás da chama. Oângulo entre o maçarico e a chapa deve ficar entre 45 e 60º e oângulo entre a vareta e a chapa é de aproximadamente 45º.

Nessa técnica, o maçarico se desloca em linha reta, enquanto avareta de solda avança em movimentos de rotação no banho defusão. Ela é empregada para a soldagem de materiais com espes-sura acima de 6 mm.

A soldagem à direita apresenta uma série de vantagens:• maior facilidade de manuseio do maçarico e da vareta de solda;• maior velocidade de soldagem;• melhor visão do ponto de fusão e, conseqüentemente, melhorcontrole durante a soldagem;• menores esforços de dilatação e contração;• possibilidade de soldagem de ampla faixa de espessuras demateriais.

Uma soldagem realizada corretamente proporciona a fusão satisfa-tória em ambas as bordas da junta soldada e deve apresentar oseguinte aspecto:

Por outro lado, a aplicação errada das técnicas de soldagem, aescolha incorreta do metal de adição, o tamanho inadequado dachama podem gerar defeitos na soldagem. Por isso, é importanteconhecer os tipos de defeitos, quais suas causas e como preveni-losou corrigi-los. Veja quadro a seguir.

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DEFEITO CAUSA CORREÇÃOFalta de penetração 1. Chama muito fraca.

2. Técnica inadequada de soldagem.3. Velocidade de soldagem muito

alta.

4. Uso de vareta de diâmetro muitogrande.

1. Regular a chama adequadamente, aumente a vazão dos gases outroque a extensão do maçarico por uma maior, de acordo com a espes-

sura da chapa a soldar. (consultar tabela do fabricante do maçarico).2. Utilizar ângulo correto de trabalho.

3. Diminuir a velocidade de soldagem, mantendo-a de maneira que alargura do cordão fique com aproximadamente o dobro de diâmetro da

vareta.4. Utilizar vareta de menor diâmetro

Falta de fusão 1. O Velocidade de soldagem muitoalta.

2. Distância incorreta entre o dardoda chama (cone brilhante) c/ a peça.

1. Diminuir a velocidade de soldagem mantendo-a de maneira que alargura do cordão fique com aproximadamente o dobro do diâmetro da

vareta.2. Manter o dardo da chama a uma distância de aproximadamente

3mm da peça.

Mordedura da face 1. Chama muito fraca.

2. Ângulo de trabalho errado.

1. Regular a chama adequadamente; aumentar a vazão dos gases outrocar a extensão do maçarico por maior, de acordo com a espessura

da chapa (consultar tabela do fabricante do maçarico).2. Utilizar ângulo correto de trabalho.

Superfície irregular 1. Técnica inadequada de deposi-ção.

2. Bico sujo.3. Diâmetro do bico inadequado.

4. Regulagem inadequada da cha-ma.

1. O Aprimorar a técnica de deposição.

2. Limpar o bico.3. Utilizar o diâmetro do bico adequado à espessura da peça a soldar

(consultar tabela do fabricante do maçarico).4. Regular a chama adequadamente de acordo com o material a ser

soldado.

Todo o cuidado é pouco!

A soldagem pelo processo oxi-gás exige que o soldador se mante-nha sempre atento para evitar acidentes. Estes podem acontecerdurante o transporte dos cilindros, na armazenagem, no uso emanuseio dos cilindros e do próprio equipamento de soldagem.

Os cilindros são vasos de pressão bastante resistentes e pesados.Por isso, devido ao seu peso, pela pressão que contêm e pelo pró-prio gás que armazenam, eles devem ser manuseados com bastan-te cuidado. Por exemplo:• o transporte deve ser feito com carrinhos especiais, sempre naposição vertical e com o capacete de proteção das válvulas;

• a armazenagem deve ser em local ventilado, seco e protegidodos raios solares, com paredes resistentes ao fogo, no qual oscilindros cheios devem estar separados dos vazios, bem como os deoxigênio (cilindro preto) dos que contêm acetileno (cilindro bordô);• os orifícios das válvulas devem ser mantidos limpos, sem vestí-gios de óleo ou graxa;• usar uma válvula contra retrocesso (chamada de válvula secacorta-chama) no regulador de pressão de acetileno, a fim de impe-dir que o retorno da chama, o refluxo dos gases ou as ondas depressão atinjam o regulador ou o cilindro;• manusear os cilindros de gás com cuidado para que eles nãosofram choques ou impactos mecânicos;• nunca deixar a chama do maçarico próxima dos cilindros.

Além disso, outras providências podem ser tomadas durante o usodo equipamento:• verificar se não há vazamento de gases nas mangueiras e cone-xões;• nunca soldar ou cortar recipientes metálicos que tenham sidousados para guardar líquidos combustíveis, sem cuidadosa limpezaprévia;• usar tenazes para movimentar materiais metálicos aquecidos ede pequeno porte de um lado para outro.

Um dos grandes perigos na soldagem a gás é o retrocesso da cha-ma, que pode acontecer devido à regulagem incorreta das pressõesde saída dos gases. Quando isso acontece, deve-se proceder daseguinte maneira:

⇒ Feche a válvula que regula a saída de acetileno do maçarico.⇒ Feche a válvula que regula a saída de oxigênio.⇒ Esfrie o maçarico, introduzindo-o em um recipiente com água.⇒ Retire o maçarico do recipiente e abra a válvula de oxigênio pararetirar o água que tenha penetrado no maçarico.

Soldagem ao arco elétrico

Soldagem ao arco elétrico é um processo de soldagem por fusão emque a fonte de calor é gerada por um arco elétrico formado entre umeletrodo e a peça a ser soldada.

Recordar é aprender

Toda a matéria é constituída de átomos que são formados de partí-culas carregadas eletricamente: os prótons com carga positiva e oselétrons com carga negativa. Os elétrons estão sempre se movi-mentando em torno do núcleo do átomo. Nos materiais metálicos, oselétrons mais distantes do núcleo podem “escapar” e se deslocarentre os átomos vizinhos. Quando em presença de uma tensãoelétrica, esses elétrons, chamados de elétrons livres, assumem ummovimento ordenado ao qual se dá o nome de corrente elétrica.

Por isso, os metais são bons condutores de eletricidade.

Quando o movimento dessas cargas se dá sempre no mesmosentido, tem-se a corrente contínua como a fornecida pela bateriade um automóvel. Quando o movimento dos elétrons acontecealternadamente em um sentido e outro, tem-se a corrente alterna-da, que é aquela fornecida para nossas casas.

A corrente elétrica é medida por meio de amperímetros e sua unida-de de medida é o ampère.

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A tensão elétrica, que indica a diferença de potencial entre doispontos de um circuito elétrico, é medida por meio do voltímetro e suaunidade de medida é o volt.

O arco de soldagem é formado quando uma corrente elétrica passaentre uma barra de metal, que é o eletrodo e que pode correspon-der ao pólo negativo (ou cátodo) e o metal de base, que pode cor-responder ao pólo positivo (ou ânodo).

Os elétrons livres que formam a corrente elétrica percorrem o espa-ço de ar entre a peça e o eletrodo a uma velocidade tal que aconte-ce um choque violento entre os elétrons e os íons. Este choqueioniza o ar, facilitando a passagem da corrente elétrica, e produz oarco elétrico.

Íon é um átomo que perdeu ou ganhou elétrons.

Para dar origem ao arco, é necessário que exista uma diferença depotencial entre o eletrodo e a peça: para corrente contínua de 40 a50 volts, e para corrente alternada, de 50 a 60 volts. É necessáriotambém que o eletrodo toque a peça, para que a corrente elétricapossa fluir. Depois que o arco é estabelecido, a tensão cai, de modoque um arco estável pode ser mantido entre um eletrodo metálico ea peça com uma tensão entre 15 e 30 volts.

O metal fundido do eletrodo é transferido para a peça formando umapoça de fusão. Esta é protegida da atmosfera por gases formadospela combustão do revestimento do eletrodo.

Atualmente o processo de soldagem ao arco elétrico por eletrodorevestido é usado nas indústrias naval, ferroviária, automobilística,metal-mecânica e de construção civil. É um processo predominan-temente manual adaptado a materiais de diversas espessuras emqualquer posição de soldagem.

Fontes de energia para soldagem.

O processo de soldagem ao arco necessita de fontes de energia queforneçam os valores de tensão e corrente adequados a sua forma-ção.Para isso, essas fontes devem apresentar algumas características:• transformar a energia da rede que é de alta tensão e baixaintensidade de corrente em energia de soldagem caracterizada porbaixa tensão e alta intensidade de corrente;• oferecer uma corrente de soldagem estável;• possibilitar a regulagem da tensão e da corrente;• permitir a fusão de todos os diâmetros de eletrodos compatíveiscom o equipamento usado.

Três tipos de fontes se enquadram nessas características: os trans-formadores que fornecem corrente alternada e os transformado-res-retificadores e os geradores que fornecem corrente contínua.Quando se usa corrente contínua na soldagem a arco, tem-se:1. a polaridade direta na qual a peça é o pólo positivo e oeletrodo é o pólo negativo.2. ou a polaridade inversa quando a peça é o pólo negati-vo e o eletrodo é o pólo positivo.

A escolha da polaridade se dá em função do tipo do revestimento doeletrodo.

A maioria das soldagens ao arco é feita com corrente contínua por-que ela é mais flexível, gera um arco estável e se ajusta a todas assituações de trabalho.

Soldagem ao arco elétrico com eletrodosrevestidos

Existem vários processos que usam arco elétrico para a realizaçãoda soldagem. Os mais comuns são:• soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestido;• processo TIG, do inglês “Tungsten Inert Gas”, que quer dizer(eletrodo de) tungstênio e gás (de proteção) inerte;• processos MIG/MAG, respectivamente do inglês “Metal InertGas” e “ Metal Activ Gas”, ou seja, metal e (proteção de) gás inerte,e metal e (proteção de) gás ativo;• arco submerso;• arco plasma.

Como já vimos na outra parte desta aula, todos os processos desoldagem por arco elétrico usam um eletrodo para auxiliar na criaçãodo arco. Isso acontece com todos os processos que acabamos delistar.

O que você ainda não sabe é que esse eletrodo ao se fundir, precisade algum tipo de proteção para evitar a contaminação da poça defusão pela atmosfera. Essa contaminação, que pode ser, por exem-plo, pelo oxigênio e pelo nitrogênio que existem no ar, faz com que ajunta soldada apresente propriedades físicas e químicas prejudica-das.

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E como essa proteção atua em cada um dos processos que listamosna página anterior? Bem, vamos começar pela soldagem a arco comeletrodo revestido, e ver como isso funciona.

O eletrodo

O eletrodo revestido é constituído de um núcleo metálico chamadoalma, que pode ser ou não da mesma natureza do metal-base porqueo revestimento pode, entre outras coisas, complementar sua composi-ção química. Desse modo, se o material a soldar é um aço de baixocarbono e baixa liga, a alma será de aço com carbono (aço eferves-cente). Se o material for aço inoxidável, a alma será de aço de baixocarbono (efervescente) ou aço inoxidável. Se for necessário soldarferro fundido, a alma será de níquel puro ou liga de ferro-níquel, deferro fundido, de aço.

O revestimento é composto de elementos de liga e desoxidantes(tais como ferro-silício, ferro-manganês), estabilizadores de arco,formadores de escória, materiais fundentes (tais como óxido de ferroe óxido de manganês) e de materiais que formam a atmosfera prote-tora (tais como dextrina, carbonatos, celulose).

Além de proteção contra a contaminação atmosférica, o revestimen-to tem as seguintes funções:1. Reduzir a velocidade de solidificação, por meio da escória.2. Proteger contra a ação da atmosfera e permitir a desgasei-ficação do metal de solda por meio de escória.3. Facilitar a abertura do arco, além de estabilizá-lo.4. Introduzir elementos de liga no depósito e desoxidar ometal.5. Facilitar a soldagem em diversas posições de trabalho.6. Guiar as gotas em fusão na direção da poça de fusão.7. Isolar eletricamente na soldagem de chanfros estreitos dedifícil acesso, a fim de evitar a abertura do arco em pontos indesejá-veis.O quadro a seguir resume as principais informações sobre os diver-sos tipos de eletrodos revestidos.

Tipo deeletrodo èDadostécnicos ê

Rutílico BásicoBaixo hidrogênio

Celulósico

Componen-tes do reves-timento

Rutilo ou com-postos deriva-dos de óxidosde titânio.

Carbonato decálcio, outroscarbonatos básicose flúor.

Materiaisorgânicos

Posição desoldagem

Todas Todas Todas

Tipo decorrente

CA ou CC(polaridadedireta ou inver-sa).

CA ou CC (polari-dade direta)

CA ou CC(polaridadedireta)

Proprieda-des mecâni-cas de de-pósito

Razoáveis Muito boas Boas

Penetração Pequena Média GrandeEscória Densa e visco-

sa, geralmenteautodestacável

Compacta e es-pessa, facilmentedestacável

Pouca, defácil remo-ção.

Tendência àtrinca

Regular Baixa Regular

Além dessas informações sobre os principais tipos de eletrodos, éimportante também saber como eles são classificados de acordocom as normas técnicas.

A classificação mais simples, aceita em quase todo o mundo, foicriada pela AWS – American Welding Society (Sociedade Americanade Soldagem). Veja quadro a seguir.

Especificação AWS para eletrodos RevestidosRef.AWS

Eletrodos para:

A 5.1 aços carbonoA 5.3 alumínio e suas ligasA 5.4 aços inoxidáveisA 5.5 aços de baixa ligaA 5.6 cobre e suas ligas

A 5.11 níquel e suas ligasA 5.13 revestimentos (alma sólida)A 5.15 ferros fundidosA 5.21 revestimento (alma tubular com carboneto de tungstê-

nio)

Os eletrodos são classificados por meio de um conjunto de letras ealgarismos, da seguinte maneira:

1. A letra E significa eletrodo para soldagem a arco elétrico.

2. Os dois primeiros dígitos, que também podem ser três,indicam o limite mínimo de resistência à tração que o metal de soldaadmite. Eles devem ser multiplicados por 1 000 para expressar eresistência em psi.

3. O dígito seguinte indica as posições de soldagem nasquais o eletrodo pode ser empregado com bons resultados:

1. todas as posições2. posição horizontal (para toda solda em ângulo) e pla-

na;3. posição vertical descendente, horizontal, plana e sobre

cabeça

4. O dígito que vem em seguida vai de zero a oito e forneceinformações sobre:

• a corrente empregada: CC com polaridade negativa ou positiva,e CA;• a penetração do arco;• a natureza do revestimento do eletrodo.

psi, do inglês “pound per square inch”, que quer dizer libra por pole-gada quadrada, é uma unidade de medida de pressão equivalente auma libra-força por polegada quadrada ou a 6,895 Pa.

Esses dados estão resumidos na tabela a seguir.

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4ºdígito

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Tipo decorren-

te

CC+ CC+

CACC-

CACACC+

CC-

CACC+

CC-

CC+ CACC+

CACC-

CACC+

Tipo doarco

Intenso comsalpico

Intenso Médio semsalpico

Leve Leve Médio Médio Leve Leve

Grande Grande Média Fraca Média Média Média Grande MédiaReves-timento

XX10 celu-lósico silica-to de sódioXX20-óxido

de ferroXX30 óxido

de ferro

Celulósicocom silicatode potássio

Dióxido detitânio e

silicato desódio

Dióxido detitânio e

silicato depotássio

Dióxido detitânio,

silicatos, póde ferro(20%).

Calcário,silicato de

sódio.

Dióxido detitânio,

calcário,silicato depotássio

Óxido deferro silicatode sódio, pó

de ferro

Calcário,dióxido de

titânio,silicatos, póde ferro (25

a 40%)

Vamos dizer, então, que você tenha um eletrodo E 6013. Esse nú-mero indica que se trata de um eletrodo com 60 000 psi, para soldarem todas as posições em CC+, CC- ou CA

5. Grupo de letras e números (nem sempre utilizados) quepodem indicar a composição química do metal de solda.

Cuidados com os eletrodos revestidos

Cuidados especiais devem ser tomados com o manuseio e armaze-namento dos eletrodos, pois estes podem ser facilmente danifica-dos. Em caso de choque, queda ou se o eletrodo for dobrado, partede seu revestimento pode ser quebrada, deixando exposta suaalma. Nesse caso, ele não deve ser usado em trabalhos de respon-sabilidade.

A absorção de umidade também pode comprometer o desempenhode alguns tipos de eletrodos. Por isso, eles são fornecidos em emba-lagens fechadas adequadamente. Uma vez aberta a embalagem,estes eletrodos devem ser guardados em estufas especiais paraesse fim.

Os eletrodos revestidos devem ser manuseados e guardados deacordo com as instruções dos fabricantes.

Equipamentos

A soldagem ao arco elétrico com eletrodos revestidos é um processomanual presente em praticamente todos os tipos de indústrias queusam a soldagem como processo de fabricação. É também larga-mente empregada em soldagem de manutenção.Embora amplamente usado, esse processo depende muito da habi-lidade do soldador. Portanto, a qualidade do trabalho de soldagemdepende do profissional que deve ser muito bem treinado e experi-ente. Como a experiência só se adquire com a execução de muitassoldas, a preparação da mão-de-obra é demorada e, por isso, custacaro.

Para executar seu trabalho, além dos eletrodos o soldador precisade:

• Uma fonte de energia que, como já vimos, pode ser um geradorde corrente contínua, um transformador, ou um retificador quetransforma corrente alternada em corrente contínua.

• Acessórios:

Porta-eletrodo – serve para prender firmemente o eletrodo e ener-gizá-lo.

Grampo de retorno, também chamado de terra, que é preso à peçaou à tampa condutora da mesa sobre a qual está a peça. Quando seusa uma fonte de energia de corrente contínua, ele faz a função dopólo positivo ou do pólo negativo, de acordo com a polaridade esco-lhida.

Cabo, ou condutor, que leva a corrente elétrica da máquina aoporta-eletrodo e do grampo de retorno para a máquina.

Picadeira – uma espécie de martelo em que um dos lados terminaem ponta e o outro em forma de talhadeira. Serve para retirar aescória e os respingos.

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Escova de fios de aço – serve para a limpeza do cordão de solda.

• Equipamentos de proteção individual: luvas, avental, máscarasprotetoras, botas de segurança, perneira e gorro.

Os capacetes e as máscaras ou escudos são fabricados com mate-riais resistentes, leves, isolantes térmicos e elétricos e contêm lentesprotetoras de cor escura, que filtram os raios ultravioleta, os infra-vermelhos (invisíveis) e os raios luminosos visíveis que prejudicam avisão.

Uso correto das máquinas

Usar corretamente o equipamento é responsabilidade do soldadorque deve conservá-lo em perfeito estado e operá-lo de modo queconsiga o maior rendimento possível.

Assim, antes de ligar a máquina, o operador deve se certificar deque os cabos, as conexões e os porta-eletrodos estão em bomestado.

Se a fonte de energia usada for um retificador, este deve continuarligado por mais 5 minutos após o término da soldagem para que oventilador possa esfriar as placas de silício da máquina.

Se a fonte for um gerador, o soldador deve lembrar que a chavepara ligar a máquina possui dois estágios. Por isso, é preciso ligar oprimeiro estágio, esperar o motor completar a rotação e, só então,ligar o segundo estágio.

Etapas do processo

O processo de soldagem ao arco elétrico com eletrodo revestidoapresenta as seguintes etapas:1. Preparação do material que deve ser isento de graxa,óleo, óxidos, tintas etc.2. Preparação da junta;3. Preparação do equipamento.4. Abertura do arco elétrico.5. Execução do cordão de solda.6. Extinção do arco elétrico.7. Remoção da escória.

Conforme o tipo de junta a ser soldada, as etapas 4, 5, 6 e 7 devemser repetidas quantas vezes for necessário para a realização dotrabalho. Esse conjunto de etapas que produz um cordão de solda échamado de passe. As figuras a seguir mostram os vários passesdados em uma junta.

Defeitos de soldagem

Mesmo o trabalho de um bom soldador está sujeito a apresentardefeitos. Às vezes, eles são visíveis durante o trabalho. Outras, elessó podem ser detectados por meio dos ensaios destrutivos e nãodestrutivos, ou seja, aquelas análises feitas com o auxílio de apare-lhos especiais e substâncias adequadas, após a soldagem.

Para facilitar seu estudo, colocamos esses dados na tabela a seguir,que apresenta uma lista de alguns problemas mais comuns nasoldagem ao arco elétrico, suas possíveis causas e modos de pre-veni-las.

Anotações:

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Tipo dedes-continui-dade

Causas Prevenção

Superfícieirregular

1. Escolha do tipo de corrente/ polaridade errada.

2. Amperagem inadequada.3. Utilização do eletrodo úmido /

de má qualidade.4. Manuseio incorreto.

1. Verificar as especificações do eletrodo.2. Ajustar a amperagem.3. Ressecar os eletrodos segundo recomendações do fabricante /trocar p/outros de melhor qualidade.4. Aprimorar o manuseio do eletrodo.

Mordeduraou falta defusão naface

1. Amperagem muito alta.2. Arco muito longo.3. Manuseio incorreto do eletrodo.4. Velocidade de soldagem muito alta.5. O arco apresenta sopro lateral(sopro magnético)6. Ângulo incorreto do eletrodo.7. Eletrodo com revestimento excêntri-co.

1. Diminuir a amperagem fornecida pela máquina de solda.2. Encurtar o arco, aproximando o eletrodo da peça em soldagem.3. Melhorar o manuseio d o eletrodo depositando mais nas laterais.4. Diminuir a velocidade de soldagem, avançando mais devagar.5. Inclinar o eletrodo na direção do sopro magnético, principalmentepróximo aos extremos da junta.5. Modificar a posição da garra do cabo de retorno.5. Evitar ou modificar a posição dos objetos facilmente magnetizá-veis.5. Mudar a fonte de energia p/ corrente alternada (use um transfor-mador).6. Inclinar o eletrodo no ângulo correto.7. Trocar o eletrodo.

Porosvisíveis

1. Utilização de eletrodos úmidos.2. Ponta de eletrodo danificado (semrevestimento).3. Em C.C., polaridade invertida.4. Velocidade de soldagem muito alta.5. Arco muito longo.6. Amperagem inadequada.7. Metal de base sujo de óleo, tintas,oxidação ou molhado.8. Manuseio inadequado do eletrodona posição vertical ascendente.9. Irregularidade no fornecimento deenergia elétrica.10. Preparação inadequada da junta.11. Metal de base impuro ou defeituoso.

1. Usa somente eletrodo secos,2. Utilizar somente eletrodos perfeitos.3. Inverter a polaridade na máquina de solda.4. Diminuir a velocidade de soldagem5. Diminuir o comprimento do arco elétrico, aproximando o eletrododa peça.6. Ajustar a amperagem da máquina para o intervalo recomendadopelo fabricante para o tipo e bitola do eletrodo em questão.7. Limpar o metal de base por meios apropriados, antes da solda-gem.8. Executar a movimentação adequada com tecimento lento e com-passados, mantendo o arco elétrico constantemente curto.9. Dimensionar a rede adequadamente.10. Obter uma fresta constante e dentro dos limites da posição detrabalho.11. Rejeitar o metal de base.

Continuação:

Inclusão deescória visível

1. Não remoção da escória do passeanterior.2. Chanfro irregular.3. Chanfro muito estreito.4. Manuseio incorreto do eletrodo.5. Sobreposição errada dos passes.6. Amperagem baixa.7. Velocidade de soldagem muitoalta.

1. Remover a escória do passe anterior antes de reiniciar asoldagem.2. A preparação das bordas deve sempre ser realizada demaneira a obter paredes lisas sem falhas.3. Aumentar o ângulo do chanfro.4. Movimentar o eletrodo de forma a impedir que a escóriapasse à frente da poça de fusão (aumentar a velocidade de soldageme diminuir o ângulo de ataque).4. Evitar mordeduras laterais onde a escória é de difícil remo-ção, realizar passe de raiz o mais largo possível com transição suavecom o metal de base.5. A seqüência dos passes deve ser tal que evite a formaçãode bolsas de escória.5. Não soldar sobre passes de grande convexidade.6. Aumentar a amperagem.7. Diminuir a velocidade de soldagem.

Respingos 1. Amperagem muito elevada.2. Arco muito longo.3. Em C.C. polaridade invertida.4. Arco com sopro magnético.5. Metal de base sujo de óleo, tintas,oxidação ou molhado.6. Utilização de eletrodo úmido de máqualidade.

1. Diminuir a amperagem da máquina.2. Encurtar o arco, aproximando o eletrodo da peça em solda-gem.3. Inverter a polaridade na fonte de energia.4. Inclinar o eletrodo na direção do sopro magnético, principal-mente próximo aos extremos da junta.4. Modificar posição da garra do cabo de retorno.4. Evitar e modificar a posição dos objetos facilmente magneti-záveis.4. Mudar a fonte de energia para corrente alternada (usar umtransformador).4. Aquecer a peça quando existe um membro da junta maisespesso que o outro.5. Limpar o metal de base, eliminando poeiras, óleos, graxas,tintas, oxidação etc.6. Secar os eletrodos, segundo as recomendações do fabrican-te.6. Trocar os eletrodos por outros de melhor qualidade.

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Continuação:

Falta depenetraçãoou falta defusão na raiz

1. Uso de eletrodo de diâmetro muitogrande impedindo suas descida até a raiz.2. Fresta muito pequena ou mesmo inexis-tente; fresta irregular.3. Presença de nariz ou nariz muito gran-de.4. Falha no manejo do eletrodo.5. Ângulo de ataque incorreto, principal-mente com eletrodos básicos.6. Falta de calor na junta.7. Penetração da escória, entre os doismembros da junta na região da raiz impede umafusão completa dos materiais.8. Alta velocidade de soldagem.

1. Utilizar eletrodo de maior diâmetro ou eletrodo de revesti-mento mais fino.2. Ser caprichoso na preparação da junta a soldar; realizar amontagem respeitando sempre a fresta mínima em função do chanfroe da posição de soldagem.2. Procurar tomar a fresta a mais constante possível, atravésde um ponteamento adequado3. Verificar se é realmente necessária a existência de nariz.3. Procurar tornar o nariz o mais constante possível, e sempremenor do que o máximo permitido para o tipo de chanfro e posição desoldagem definidos4. Dirigir sempre o arco elétrico de modo a aquecer apropria-damente ambas as bordas do chanfro.4. Realizar as retornadas / reacendimentos de forma correta.4. Realizar a retomada/reacendimentos de forma correta5. Utilizar o ângulo adequado.6. Aumentar a amperagem se ela estiver baixa.6. Usar eletrodo de maior diâmetro, se o material for espesso.6. Diminuir a velocidade de soldagem.6. Preaquecer a peça de trabalho, se ela estiver fria.6. Soldar em posição vertical ascendente.7. Movimentar o eletrodo de forma a impedir que a escóriapasse da poça de fusão.8. Diminuir a velocidade de soldagem.

Mordedura naraiz

1. Amperagem muito alta.2. Arco muito longo.3. Manuseio incorreto do eletrodo.4. Velocidade de soldagem muito alta.5. Sopro magnético.

1. Diminuir a amperagem fornecida pela máquina de solda.2. Encurtar o arco.3. Melhorar o manuseio do eletrodo.4. Diminuir a velocidade de soldagem, avançando mais deva-gar.5. Inclinar o eletrodo na direção do sopro magnético.5. Modificar a posição da garra do cabo de retorno.5. Evitar ou modificar a posição dos objetos5. Mudar a fonte de energia para corrente alternada (usar umtransformador).

Continuação:

Trincas 1. Soldagem defeituosa, con-tendo inclusões de escória, falta depenetração, mordeduras, etc.2. Cratera final com mau aca-bamento.3. Calor excessivo na juntacausando excesso de contração edistorção.4. Metal de base sujo de óleo,tintas ou molhado.5. Trincas devido ao pontea-mento franco6. Cordão de solda muito pe-queno (particularmente passe de raizou de filete).7. Teor de enxofre alto no metalde base.8. Têmpera da zona termica-mente afetada.9. Fragilização pelo hidrogênio.10. Projeto de junta adequado.11. Montagem muito rígida.12. Tensões residuais muitoelevadas.

1. Soldar corretamente evitando a descontinuidade.2. Interromper a soldagem de forma adequada, fazendo com que a extin-ção da arco ocorra sobre o passe recém executado.3. Reduzir a corrente ou a tensão ou ambas, aumentar também a veloci-dade de soldagem.4. Limpar ou secar o metal de base.5. Efetuar o ponteamento com metal de adição adequado, corretamentedimensionado em tamanho e freqüência.5. Remover as soldas de fixação à medida que o trabalho for progredin-do.5. Nos casos possíveis executar o ponteamento do lado que não seráexecutada a soldagem.5. Substituir o ponteamento por outro sistema de fixação (“cachorros”,“batoques”, “pontes”, etc.).6. Reduzir a velocidade de soldagem, o cordão deve ter uma secçãotransversal suficientemente robusta para suportar os esforços a que estará sub-metido.7. Utilizar eletrodos com manganês alto.7. Usar arco mais curto para minimizar a queima do manganês.7. Ajustar o chanfro de modo a permitir adequada diluição e utilização doeletrodo.7. Alterar a seqüência de passes de forma a reduzir a restrição da soldano resfriamento.7. Mudar o material a fim de obter adequada relação % Mn / %S.8. Fazer pré-aquecimento para retardar o resfriamento.8. Usar eletrodos ressecados conforme recomendações do fabricante.9. Remover contaminação (óleos, umidades, etc.).9. Manter a solda a temperatura elevada por um período longo parapermitir a saída do hidrogênio através da difusão (pós aquecimento).10. Preparar os chanfros com dimensões adequadas.11. Escolher uma seqüência de soldagem que acarrete as menores ten-sões possíveis na junta.11. Controlar a distribuição de calor na peça de trabalho, aquecendo-a ouresfriando-a em todo ou em partes.12. Usar tratamento térmico de alívio de tensões.

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Soldagem TIG

Existe um processo de soldagem manual, que também pode serautomatizado, e que resolve esses problemas. Ele é chamado desoldagem TIG, um processo dos mais versáteis em termos de ligassoldáveis e espessuras, produzindo soldas de ótima qualidade.

O processo de soldagem TIG é o assunto desta aula.

Que sigla é essa?

Como você já deve ter percebido, TIG é uma sigla. Ela deriva doinglês Tungsten Inert Gas e se refere a um processo de soldagemao arco elétrico, com ou sem metal de adição, que usa um eletrodonão-consumível de tungstênio envolto por uma cortina de gás prote-tor.

Nesse processo, a união das peças metálicas é produzida por aque-cimento e fusão através de um arco elétrico estabelecido entre umeletrodo de tungstênio não-consumível e as peças a serem unidas.A principal função do gás inerte é proteger a poça de fusão e o arcocontra a contaminação da atmosfera.

Esse processo é aplicável à maioria dos metais e suas ligas numaampla faixa de espessuras. Porém, devido à baixa taxa de deposi-ção, sua aplicação é limitada à soldagem de peças pequenas e nopasse de raiz, principalmente de metais não-ferrosos e de aço inoxi-dável.

O arco elétrico na soldagem TIG produz soldas com boa aparência eacabamento. Isso exige pouca ou nenhuma limpeza após a opera-ção de soldagem. Esse arco pode ser obtido por meio de correntealternada (CA), corrente contínua e eletrodo negativo (CC-), e cor-rente contínua e eletrodo positivo (CC+), que é pouco usada pelosriscos de fusão do eletrodo e contaminação da solda.

Um arco de soldagem TIG ideal é aquele que fornece a máximaquantidade de calor ao metal-base e a mínima ao eletrodo. Alémdisso, no caso de alumínio e magnésio e suas ligas, ele deve pro-mover a remoção da camada de óxido que se forma na frente dapoça de fusão. Dependendo da situação e de acordo com as neces-sidades do trabalho, cada um dos modos de se produzir o arco (CA,CC+ ou CC-) apresenta um ou mais desses requisitos. Veja tabela aseguir.

Tipo de corrente C/C- C/C+ CA (Balanceada)Polaridade doeletrodo

Negativa ou direta Positiva ou inversa

Ação de limpeza Não Sim Sim, em cada semi-cicloBalanço de calor no arco(aprox.)

70% na peça30% no eletrodo



Penetração Estreita e profunda Rasa e superficial MédiaAplicação Aço, cobre, prata, aços austeníti-

cos ao cromo-níquel e ligas resis-tentes ao calor.

Pouco usada. Requer eletrodosde menor diâmetro ou correntesmais baixa.

Alumínio,Magnésioe suas ligas.

(Fonte: Tecnologia da soldagem por Paulo Villani Marques e outros. Belo Horizonte: ESAB, 1991, p.187)

O uso do eletrodo não-consumível permite a soldagem sem utiliza-ção de metal de adição. O gás inerte, por sua vez, não reage quimi-camente com a poça de fusão. Com isso, há pouca geração degases e fumos de soldagem, o que proporciona ótima visibilidadepara o soldador.

A soldagem TIG é normalmente manual em qualquer posição mas,com o uso de dispositivos adequados, o processo pode ser facilmen-te mecanizado.

Equipamento básico

O equipamento usado na soldagem TIG é composto basicamentepor:

• uma fonte de energia elétrica;• uma tocha de soldagem;

• uma fonte de gás protetor;• um eletrodo para a abertura do arco;unidade para circulação de água para refrigeração da tocha.

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A fonte de energia elétrica é do tipo ajustável e pode ser:⇒ um transformador que fornece corrente alternada;⇒ um transformador/retificador de corrente contínua com controleeletromagnético ou eletrônico;⇒ fonte de corrente pulsada;⇒ fontes que podem fornecer corrente contínua ou alternada.

A tocha de soldagem tem como função suportar o eletrodo detungstênio e conduzir o gás de proteção de forma apropriada. Ela édotada de uma pinça interna que serve para segurar o eletrodo efazer o contato elétrico. Possui também um bocal que pode ser decerâmica ou de metal e cuja função é direcionar o fluxo do gás.

Todas as tochas precisam ser refrigeradas. Isso pode ser feito pelopróprio gás de proteção, em tochas de capacidade até 150 A ou,para tochas entre 150 e 500 A, com água corrente fornecida por umcircuito de refrigeração composto por um motor elétrico, um radiadore uma bomba d’água.

Eletrodos

O eletrodo usado no processo de soldagem TIG é uma varetasinterizada de tungstênio puro ou com adição de elementos de liga(tório, zircônio, lantânio e cério). Sua função é conduzir a correnteelétrica até o arco. Essa capacidade de condução varia de acordocom sua composição química, com seu diâmetro e com o tipo decorrente de soldagem.A seleção do tipo e do diâmetro do eletrodo é feita em função domaterial que vai ser soldado, da espessura da peça, do tipo da junta,do número de passes necessários à realização da soldagem, e dosparâmetros de soldagem que vão ser usados no trabalho.

Consumíveis

Para a realização da soldagem TIG, além dos eletrodos, são neces-sários também os itens chamados de consumíveis, ou seja, o metalde adição e o gás de proteção.

Embora o processo TIG permita a soldagem sem metal de adição,esse tipo de trabalho é de uso limitado, principalmente a materiaisde espessura muito fina e ligas não propensas a trincamento quandoaquecidas. A função do metal de adição é justamente ajudar a dimi-nuir as fissuras e participar na produção do cordão de solda.

Para soldagem manual, o metal de adição é fornecido na forma devaretas. Para a soldagem mecanizada, o metal é fornecido na formade um fio enrolado em bobinas. Os diâmetros dos fios e das varetassão padronizados e variam entre 0,5 e 5 mm. O diâmetro é escolhi-do em função da espessura das peças ou da quantidade de materiala ser depositado e dos parâmetros de soldagem.

A escolha do metal de adição para uma determinada aplicação éfeita em função da composição química e das propriedades mecâni-cas desejadas para a solda. Em geral, o metal de adição tem com-posição semelhante à do metal de base.

É importante lembrar que os catálogos dos fabricantes são fontesideais de informações necessárias para ajudar na escolha dos gasesde proteção, dos eletrodos e do metal de adição.

O gás inerte, além de proteger a região do arco compreendida pelapoça de fusão, também transfere a corrente elétrica quando ioniza-do. Para esse sistema, os gases usados são o hélio, o argônio ouuma mistura dos dois.

A seleção do gás de proteção é feita em função do tipo de metal quese quer soldar, da posição de soldagem e da espessura das peças aunir.

O grau de pureza do gás de proteção é essencial para a qualidadeda solda e ele deve ficar em torno de 99,99%. É importante lembrarque essa pureza deve ser mantida até que o gás chegue efetiva-mente ao arco, a fim de evitar que vestígios de sujeira e umidaderesultem em contaminação da solda.

Além dos equipamentos e materiais que acabamos de descrever,vários equipamentos ou sistemas auxiliares podem ser usados parafacilitar ou mecanizar a operação de soldagem, tais como:

• posicionadores, para permitir a soldagem na posição plana;• dispositivos de deslocamento, para movimentar a tocha ou apeça;• controladores automáticos de comprimento de arco, para manterconstante a distância da ponta do eletrodo até a peça;• alimentadores de metal de adição, para mecanizar a adição dometal e permitir uniformidade na adição;• osciladores do arco de soldagem, para mecanizar o tecimento docordão;• temporizadores, para controlar o início e o fim da operação dosdiversos dispositivos auxiliares da soldagem, controlar o fluxo de gáse sincronizar toda a operação do sistema.

Etapas do processo de soldagem TIG manu-al

Para realizar a soldagem TIG, o operador deve seguir as seguintesetapas:

1. Preparação da superfície, para remoção de óleo, graxa,sujeira, tinta, óxidos, por meio de lixamento, escovamento, decapa-gem.2. Abertura do gás (pré-purga) para expulsar o ar da man-gueira de gás e da tocha.3. Pré-vazão, ou formação de cortina protetora antes daabertura do arco.4. Abertura do arco por meio de um ignitor de alta freqüência.5. Formação da poça de fusão.6. Adição do metal na poça de fusão, quando aplicável.7. Ao final da junta, extinção do arco por interrupção dacorrente elétrica.8. Passagem do gás inerte sobre a última parte soldada pararesfriamento do eletrodo e proteção da poça de fusão em solidifica-ção (pós-vazão).9. Fechamento do fluxo do gás.

As etapas 3 e 8 são automáticas, ou seja, fazem parte das caracte-rísticas técnicas do equipamento.

Esse procedimento exige técnicas adequadas para sua execução.Por exemplo:• No início da soldagem, a tocha deve permanecer no ponto departida por um tempo entre 3 e 5 segundos, para que se forme umapoça de fusão.• Usualmente durante a soldagem, a tocha deve permanecerperpendicular em relação à superfície da junta de modo que o ângu-lo de trabalho seja de 90º. Ao mesmo tempo, ela deve estar ligeira-mente inclinada para trás (ângulo de soldagem de 5 a 15º).

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• O movimento da tocha deve ser firme e uniforme, à medida que avareta de adição é introduzida na borda frontal ou lateral da poça. Avareta deve formar um ângulo de aproximadamente 15o em relaçãoà superfície da peça.

Ao se soldar componentes de espessuras diferentes, o arco deveser direcionado para o lado da junta de maior espessura a fim de seobter fusão e penetração iguais dos dois lados.

Além disso, deve-se também considerar o conjunto de parâmetrosque asseguram a penetração e o perfil do cordão desejados. Elessão, por exemplo:• o comprimento do arco, que varia entre 3 e 10 mm, dependendodo tipo e da localização da junta.• a intensidade da corrente de soldagem, relacionada principal-mente com a espessura do metal de base, diâmetro e tipo de eletro-do.• a bitola da vareta é escolhida de acordo com a quantidade demetal a ser adicionado à poça de fusão.• vazão do gás que influencia na qualidade do cordão de solda.

A determinação dos parâmetros de soldagem é feita em função domaterial a ser soldado, da espessura das peças, da posição desoldagem e dos equipamentos disponíveis. Isso é válido tambémpara a decisão de uso ou não de metal de adição.

Problemas operacionais e defeitos nas sol-das

Por mais cuidado que se tome, os problemas e os defeitos sempreacontecem. O quadro a seguir mostra quais são eles, suas causas ecomo corrigi-los.

Veja a tabela a seguir

Problemas /Defeitos

Causas Correções

Consumo exces-sivo de eletrodo.

1. Gás de proteção insuficiente.2. Soldagem em polaridade inversa.3. Diâmetro inadequado do eletrodoem relação à corrente necessária ao trabalho.4. Eletrodo contaminado.5. Oxidação do eletrodo durante oresfriamento.

1. Limpar boca da tocha.1. Verificar se há vazamento nas mangueiras.1. Diminuir distância entre o bocal e a peça.1. Aumentar a vazão do gás.2. Corrigir polaridade.2. Usar eletrodo de diâmetro

maior.3. Usar eletrodo de diâmetro maior4. Eliminar a contaminação por meio de esmerilhamentoda ponta do eletrodo.5. Manter o gás fluindo após a extinção do arco por pelomenos 10 segundo.

Arco errático. 1. Presença de óxidos ou agentescontaminadores na superfície do metal debase.2. Ângulo do chanfro da junta estreitodemais.3. Eletrodo contaminado.4. Diâmetro do eletrodo grande demaispara a intensidade de corrente usada.5. Arco muito longo.

1. Limpar superfície do metal de base.2. Corrigir ângulo.3. Limpar eletrodo.4. Utilizar eletrodo de tamanho adequado, ou seja, omenor possível para a corrente necessária.5. Aproxime mais o eletrodo.

Porosidade 1. Impurezas na linha de gás.2. Mangueiras de gás e água trocadas.3. Superfície do metal de base e/ou dometal de adição contaminada.4. Vazão do gás inadequada.5. Arco muito longo.

1. Purgar o ar de todas as linhas antes de abrir o arco.2. Usar somente mangueiras novas.2. Nunca trocar as mangueiras.3. Fazer limpeza.4. Corrigir vazão de gás.5. Corrigir comprimento do arco.

Cordão de soldaoxidado

1. Proteção insuficiente do gás.2. Metal de base ou de adição sujo.3. Contaminação com o tungstênio doeletrodo.

1. Verificar taxa de vazão do gás.1. Verificar tamanho do arco.1. Corrigir posição da tocha.1. Centralizar os eletrodos no

bocal de gás.2. Limpar a superfície do material de base e dos materiaisde adição.3. Abrir o arco sem tocar o metal de base; usar correntede alta freqüência .

Cordão de soldamuito largo.

1. Arco muito longo2. Velocidade de soldagem muitobaixa para corrente usada.

1. Corrigir tamanho do arco.1. Corrigir posição da tocha.2. Verificar e alterar corrente e/ou velocidade de solda-gem.

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O processo de soldagem TIG, por sua importância e versatilidadeexige um conhecimento cujas noções básicas todo o profissional daárea de metal-mecânica deve ter. Esse foi o objetivo desta aula: dar-lhe esse conhecimento básico. O resto agora é com você.

Soldagem MIG – MAG

Basicamente, as siglas MIG e MAG indicam processos de soldagempor fusão que utilizam o calor de um arco elétrico formado entre umeletrodo metálico consumível e a poça. Neles, o arco e a poça defusão são protegidos contra a contaminação pela atmosfera por umgás ou uma mistura de gases.

Antes que você pare de ler a lição porque acha que isso já foi estu-dado, vamos garantir que esse processo tem no mínimo duas dife-renças com relação ao processo por eletrodo revestido que tambémusa o princípio do arco elétrico para a realização da soldagem.Vamos a elas.

A primeira diferença é que o processo MIG/MAG usam eletrodosnão-revestidos, isto é, nuzinhos da silva, para a realização da solda-gem.

A segunda é que a alimentação do eletrodo é feita mecanicamente.Essa semi-automatização faz com que o soldador seja responsávelpelo início, pela interrupção da soldagem e por mover a tocha aolongo da junta. A manutenção do arco é assegurada pela alimenta-ção mecanizada e contínua do eletrodo. Isso garante ao processosua principal vantagem em relação a outros processo de soldagemmanual: a alta produtividade.

As siglas MIG e MAG, usadas no Brasil, vêm do inglês “metal inertgas” e “metal active gas”. Essas siglas se referem respectivamenteaos gases de proteção usados no processo: gases inertes ou mistu-ra de gases inertes, e gás ativo ou mistura de gás ativo com inerte.Ajudam também a identificar a diferença fundamental entre um eoutro: a soldagem MAG é usada principalmente na soldagem demateriais ferrosos, enquanto a soldagem MIG é usada na soldagemde materiais não-ferrosos, como o alumínio, o cobre, o níquel, omagnésio e suas respectivas ligas.A soldagem MIG/MAG é usada na fabricação de componentes eestruturas, na fabricação de equipamentos de médio e grande portecomo pontes rolantes, vigas, escavadeiras, tratores; na indústriaautomobilística, na manutenção de equipamentos e peças metálicas,na recuperação de peças desgastadas e no revestimento de super-fícies metálicas com materiais especiais.

As amplas aplicações desses processos são devidas à:• alta taxa de deposição, o que leva a alta produtividade no traba-lho do soldador;• versatilidade em relação ao tipo de materiais, espessuras eposições de soldagem em que podem ser aplicados;• ausência de operações de remoção de escória por causa da nãoutilização de fluxos de soldagem;• exigência de menor habilidade do soldador.

Apesar da maior sensibilidade à variação dos parâmetros elétricosde operação do arco de soldagem, que influenciam diretamente naqualidade do cordão de solda, a soldagem MIG/MAG, por sua altaprodutividade, é a que apresentou maior crescimento de utilizaçãonos últimos anos no mundo.

Equipamentos para soldagem MIG/MAG

O equipamento usado no processo de soldagem com proteção a gáspode ser:• semi-automático, no qual a alimentação do eletrodo é feita auto-maticamente pela máquina e as demais operações são realizadaspelo soldador• ou automático, no qual após a regulagem feita pelo soldador,este não interfere mais no processo.

Para empregar o processo MIG/MAG, é necessário ter os seguintesequipamentos:

1. Uma fonte de energia;2. Um sistema de alimentação do eletrodo;3. Uma tocha/pistola de soldagem;4. Um suprimento de gás de proteção com regulador depressão e fluxômetro;5. Um sistema de refrigeração de água, quando necessário.

As fontes de energia para a soldagem MIG/MAG são do tipo trans-formador-retificador de corrente contínua.Para que o processo de soldagem com eletrodo consumível sejaestável, é preciso que o comprimento do arco permaneça constante.Para isso, a velocidade de consumo do eletrodo deve ser, teorica-mente e em média, igual a sua velocidade de alimentação. Essetrabalho é feito pelas fontes de energia de duas formas:a) pelo controle da velocidade de alimentação do eletrodo demodo que a iguale à velocidade de fusão, oub) pela manutenção da velocidade de alimentação constante,permitindo variações nos parâmetros de soldagem.

Normalmente, o sistema alimentador do eletrodo combina asfunções de acionar o eletrodo e controlar elementos como vazão degás e água, e a energia elétrica fornecida ao eletrodo. Ele é aciona-do por um motor de corrente contínua independente da fonte. Avelocidade de alimentação do arame (eletrodo), que vem enroladoem bobinas, está diretamente relacionada à intensidade da correntede soldagem fornecida pela máquina de solda, conforme as caracte-rísticas da fonte e do processo.

Para ser movimentado, o eletrodo é passado por um conjunto deroletes de alimentação, que pode estar próximo ou afastado datocha de soldagem.

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A tocha de soldagem conduz simultaneamente o eletrodo, a ener-gia elétrica e o gás de proteção a fim de produzir o arco de solda-gem. Suas funções são:• guiar o eletrodo de modo que o arco fique alinhado com a junta aser soldada;• fornecer a corrente de soldagem ao eletrodo;• envolver o arco e a poça de fusão com o gás de proteção.

Ela consiste basicamente de:a) um bico de contato que faz a energização do arame-eletrodo;b) um bocal que orienta o fluxo do gás;c) um gatilho de acionamento do sistema.

As tochas de soldagem podem ser refrigeradas por água ou pelopróprio gás de proteção que conduzem. Isso depende dos valoresde corrente usados e do ciclo de trabalho do equipamento. Assim,por exemplo, correntes de trabalho mais elevadas (acima de 220 A)e ciclos de trabalho superiores a 60% recomendam a refrigeraçãocom água.

A fonte de gás consiste de um cilindro do gás ou mistura de gasesde proteção dotado de regulador de pressão (manômetro) e/ouvazão (fluxômetro).

Todo esse conjunto tem um custo inicial maior do que o equipamen-to necessário para a execução da soldagem por eletrodos revesti-dos. Além disso, ele também exige mais cuidados de manutençãono decorrer de sua vida útil. Isso porém é compensado pelo altonível de produtividade proporcionado pela utilização da soldagemMIG/MAG.

Consumíveis e suas especificações

Como em quase todo processo de soldagem ao arco elétrico, alémdo equipamento, é necessário o emprego dos consumíveis.

Na soldagem MIG/MAG, os consumíveis são o eletrodo (tambémchamado de arame) ou metal de adição; o gás de proteção e, emalguns casos, um líquido para a proteção da tocha e das regiõesadjacentes à solda contra a adesão de respingos.

Os eletrodos para soldagem MIG/MAG são fabricados com metaisou ligas metálicas como aço inoxidável, aço com alto teor de cromo,aço carbono, aços de baixa liga, alumínio, cobre, níquel , titânio emagnésio. Eles apresentam composição química, dureza, superfíciee dimensões controladas e normalizadas. A norma é a da AWS(American Welding Society) e a classificação para aço-carbono éfeita por meio de um conjunto de letras e algarismos: ER XXXY-ZZ.

Nesse conjunto, temos:• As letras ER são usadas sempre juntas e se referem ao consu-mível aplicável em processos de soldagem TIG, MIG, MAG e arcosubmerso.• Os próximos dois ou três dígitos referem-se à resistência à tra-ção mínima do metal depositado em 103 PSI.• O dígito Y pode ser um S para arame sólido, T para arame tubu-lar e C para arames indicados para revestimentos duros.• O Z indica a classe de composição química do arame e outrascaracterísticas.

Deve-se reforçar ainda a importância dos cuidados necessários aoarmazenamento e manuseio dos eletrodos. Eles devem ser armaze-nados em um local limpo e seco para evitar a umidade. Para evitar acontaminação pelas partículas presentes no ambiente, a bobinadeve retornar à embalagem original quando não estiver em uso.

O tipo de gás influencia nas características do arco e na transferên-cia do metal, na penetração, na largura e no formato do cordão desolda, na velocidade máxima da soldagem.

Os gases inertes puros são usados principalmente na soldagem demetais não-ferrosos como o alumínio e o magnésio. Os gases ativospuros ou as misturas de gases ativos com inertes são usados princi-palmente na soldagem dos metais ferrosos. As misturas de gasesativos com gases inertes em diferentes proporções permitem asoldagem com melhor estabilidade de arco nos metais ferrosos.

Transferência de metal

Na soldagem MIG/MAG, o metal fundido na ponta do eletrodo temque se transferir para a poça de fusão. O modo como essa transfe-rência acontece é muito importante. Ele é influenciado principalmen-te pelo valor da corrente de soldagem, pela tensão, pelo diâmetro doeletrodo, e pelo tipo de gás de proteção usado.

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Por outro lado, o modo como essa transferência ocorre influi, naestabilidade do arco, na aplicabilidade em determinadas posições desoldagem e no nível de geração de respingos.

Para simplificar, pode-se dizer que a transferência ocorre basica-mente de três formas básicas, a saber:1. Transferência por curto-circuito.2. Transferência globular.3. Transferência por “spray”, ou pulverização axial.

A transferência por curto-circuito ocorre com baixos valores detensão e corrente. O curto-circuito acontece quando a gota de metalque se forma na ponta do eletrodo vai aumentando de diâmetro atétocar a poça de fusão. Este modo de transferência pode ser empre-gado na soldagem fora de posição, ou seja, em posições diferentesda posição plana. É usado também na soldagem de chapas finas,quando os valores baixos de tensão e corrente são indicados.

A transferência globular acontece quando o metal do eletrodo setransfere para a peça em gotas com diâmetro maior do que o diâme-tro do eletrodo. Essas gotas se transferem sem direção, causando oaparecimento de uma quantidade elevada de respingos. Essa trans-ferência, é indicada para a soldagem na posição plana.

A transferência por spray ocorre com correntes de soldagem altas,o que faz diminuir o diâmetro médio das gotas de metal líquido. Essetipo de transferência produz uma alta taxa de deposição, mas élimitado à posição plana.

Etapas, técnicas e parâmetros do processo

Para soldar peças pelo processo de soldagem MIG/MAG, o soldadorsegue as seguintes etapas:1. Preparação das superfícies.2. Abertura do arco.3. Início da soldagem pela aproximação da tocha da peça eacionamento do gatilho para início do fluxo do gás, alimentação doeletrodo e energização do circuito de soldagem.4. Formação da poça de fusão.5. Produção do cordão de solda, pelo deslocamento da tochaao longo da junta, com velocidade uniforme.6. Liberação do gatilho para interrupção da corrente, daalimentação do eletrodo, do fluxo do gás e extinção do arco.

O número de passes é função da espessura do metal e do tipo dajunta.

O estabelecimento do procedimento de soldagem deve considerarvariáveis como: tensão, corrente, velocidade, ângulo e deslocamen-to da tocha, tipo de vazão do gás, diâmetro e comprimento da ex-tensão livre do eletrodo (“stick out”). Essas variáveis afetam a pene-tração e a geometria do cordão de solda.

Assim, por exemplo, se todas as demais variáveis do processoforem mantidas constantes, um aumento na corrente de soldagem,com conseqüente aumento da velocidade de alimentação do eletro-do, causa aumento na penetração e aumento na taxa de deposição.

Sob as mesmas condições, ou seja, variáveis mantidas constantes,um aumento da tensão produzirá um cordão de solda mais largo emais chato.A baixa velocidade de soldagem resulta em um cordão de soldamuito largo com muito depósito de material. Velocidades mais altasproduzem cordões estreitos e com pouca penetração.

A vazão do gás deve ser tal que proporcione boas condições deproteção. Em geral, quanto maior for a corrente de soldagem, maiorserá a poça de fusão e, portanto, maior a área a proteger, e maior avazão necessária.

O comprimento da extensão livre do eletrodo é a distância entre oúltimo ponto de contato elétrico e a ponta do eletrodo ainda nãofundida. Ela é importante porque, quanto maior for essa distância,maior será o aquecimento do eletrodo (por causa da resistênciaelétrica do material) e menor a corrente necessária para fundir oarame.

O quadro a seguir mostra problemas comuns de soldagem, suascausas e medidas corretivas.

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Tipos de desconti-nuidade

Causas Prevenções

Poros Visíveis 1. Velocidade de soldagemmuito alta.2. Distância excessiva entrebocal e peça.3. Tensão (voltagem) alta.4. Metal de base sujo deóleo, tintas, oxidação ou molhado.5. Corrente de ar.6. Fluxo de gás in correto.7. Arames e guias sujos.8. Respingos de solda nobocal.9. Vazamento nas manguei-ras e na tocha.10. Preparação inadequadade junta.11. Preparação inadequadade junta.12. Metal de base impuro oudefeituoso.13. Tocha muito inclinada.

1. Diminuir a velocidade de soldagem.2. Manter a distância correta entre o bocal e a peça.3. Reduzir a tensão (voltagem) caso ela esteja alta.4. Limpar o metal de base por meios apropriados, antes da soldagem.5. Proteger as peças de corrente de ar, para não prejudicar a prote-ção gasosa.6. Regular a vazão de gás: se a vazão de gás estiver baixa, aumentepara proteger a poça de fusão; se a vazão estiver alta, é melhor reduzir paraevitar turbulência. (8 a 101/min - arco curto e 12 a 201/m - arco longo).7. Limpar a guia com ar comprimido; usar sempre arames isentos degraxa, resíduos ou umidade.8. Limpar os respingos de solda do bocal, que podem alterar o fluxode gás, provocando turbilhonamento e aspiração de ar.9. Verificar sempre as mangueiras, conexões, juntas e pistola paraevitar aspiração de ar pelo furo.10. Dimensionar a rede adequadamente.11. Obter uma abertura constante e dentro dos limites da posição detrabalho.12. Rejeitar o metal de base.13. Posicionar a tocha corretamente.

Continuação:Falta de Penetraçãoou de Fusão naRaiz.

1. Abertura muito pequenaou mesmo inexistente, ou aberturairregular.2. Ângulo do chanfro muitopequeno.3. Presença de “nariz” ou“nariz” muito grande.4. Falha no manuseio datocha.5. Falta de calor na junta.6. Passe de raiz com conve-xidade excessiva.

1. Ser caprichoso na preparação da junta a soldar e realizar a monta-gem, respeitando sempre a fresta mínima em função do chanfro e da posiçãode soldagem.1. Procurar tornar a fresta a mais constante possível, através de umpotenciamento adequado.2. Utilizar ângulo entre 40 e 60o.3. Verificar se é realmente necessária a existência de “nariz”.3. Procurar tornar o “nariz” o mais constante possível e sempre me-nor do que o máximo permitido para o tipo de chanfro e posição de soldagemdefinidos.4. Quando for necessário, parar a soldagem antes do término docordão de raiz e realizar as retomadas / reacendimentos de forma correta.5. Aumentar o par tensão X velocidade do arame (amperagem).5. Reduzir a velocidade de soldagem pois ela pode estar muito alta,porém é preferível manter o arco na frente da poça de fusão.5. Preaquecer a peça de trabalho.5. Soldar em posição vertical ascendente.6. Esmerilhar o passe de raiz, obtendo certa concavidade em suasuperfície antes de executar o novo cordão.

Superfície Irregular 1. Velocidade inadequadado arame (amperagem).2. Manuseio incorreto datocha.

1. Ajustar a velocidade do arame.2. Aprimorar o manuseio da tocha para que o tecimento seja caden-ciado e constante.

Desalinhamento 1. Pré-montagem mal exe-cutada.2. Ponteamento deficiente.

1. Ser caprichoso na preparação da junta a soldar.2. Realizar um ponteamento, com soldas de fixação resistentes edimensionadas de acordo com as partes a unir.

Respingos 1. Tensão muito elevada.2. Vazão de gás excessiva3. Sujeira no metal de base.4. Avanço do arame alto oubaixo em relação à tensão do arco.5. Distância excessiva entreo bocal e a peça.6. Altura excessiva do arco.7. Controle inadequado daindutância.8. Posição inadequada datocha.9. Mau contato entre cabose peças.10. Bico de contato danifica-do.11. Bocal com respingos.

1. Reduzir a tensão.2. Regular a vazão do gás.3. Limpar o metal de base, eliminando tintas, óxidos, graxas e outrasimpurezas que provocam isolamento entre o arame e o metal de base.4. Regular o avanço do arame.4. Controlar a condição ideal pelo tamanho/volume da gota na pontado arame, que deve ter aproximadamente o mesmo diâmetro do arame.5. Manter a distância correta entre o bocal e a peça.6. Reduzir a altura do arco.7. Controlar a indutância adequadamente.8. Usar a técnica de arco quente (arame sobre a poça de fusão) paramelhorar a estabilidade do arco e reduzir os respingos. Não inclinar muito atocha e procurar manter, onde for possível, o arco perpendicular à linha dasolda.9. Limpar as superfícies de contato a fim de evitar instabilidade noarco.10. Trocar o bico de contato.11. Limpar ou trocar o bocal com respingo.

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Como você pôde perceber a soldagem MIG/MAG é um processobastante versátil em termos de aplicabilidade às mais variadas ligasmetálicas e espessuras de material, podendo ser usada em todas asposições. Além disso, por ser semi-automática, ele apresenta umaprodutividade muito elevada. Isso a torna uma alternativa bastanteviável quando comparada à soldagem com outros processos.

Por todos esses motivos, preparamos esta aula para você. Não seesqueça de que ainda há muito o que aprender. Se o assunto pare-ceu interessante, procure ler mais sobre ele. Você só tem a ganhar,porque o profissional que sabe mais tem o futuro nas mãos.

Protegendo a solda

Nos processos de soldagem por fusão, o fato de se usar calor tornainevitável a presença de modificações tanto na estrutura quanto nasuperfície do material que está sendo soldado. Isso traz como con-seqüência a modificação das propriedades mecânicas da juntasoldada.

Portanto, um dos desafios tecnológicos da soldagem é justamentediminuir o mais possível esses fenômenos, de modo que a peçapossa apresentar todas as características necessárias para seu usode maneira mais produtiva possível.

Vamos estudar um processo de soldagem por fusão chamado sol-dagem ao arco submerso. Nele, a união entre os metais acontecepor aquecimento e fusão obtidos por meio de um arco elétrico esta-belecido entre um eletrodo metálico sem revestimento e a peça quese quer soldar. A grande “sacada” desse método é que o arco seforma sob uma camada protetora de material granular, ou seja, emforma de grãos, chamado de fluxo e que é colocada sobre a regiãoda solda. Essa proteção impede a contaminação da solda pelaatmosfera.

Uma vez aberto o arco, tanto o eletrodo quanto o fluxo são alimen-tados continuamente para a região do arco enquanto a tocha édeslocada. O eletrodo, parte da camada de fluxo e o metal de basefundem sob o calor do arco formando a poça de fusão.

O cordão de solda é formado pelo metal fundido solidificado. A partefundida do fluxo forma uma camada de escória que protege o cor-dão da solda e que é facilmente removível. A parte do fluxo que nãose funde pode ser reutilizada em novas operações.

A soldagem por arco submerso é um processo estável que gerapoucos fumos de soldagem e quase nenhum respingo. Como resul-tado são obtidos cordões uniformes com bom acabamento. Assoldas resultantes apresentam boas propriedades mecânicas.

As principais vantagens desse processo são o rendimento, pois nãohá praticamente perdas por respingos, e a alta taxa de deposição. Éum processo rápido, pois exige apenas um terço do tempo normal-mente necessário para outros processos, e econômico, por causa desua alta produtividade. Os cordões de solda obtidos são de altaqualidade.

A principal limitação do processo é a posição de soldagem, ou seja,ela pode ser realizada apenas nas posições plana e horizontal,quando se trata de soldagem em juntas de ângulo.

A soldagem ao arco submerso é utilizada em estaleiros, caldeirariasde médio e grande porte, mineradoras, siderúrgicas e fábricas deperfis e estruturas metálicas, principalmente em trabalhos com aço-carbono, carbono-manganês, aços de baixa liga e aços inoxidáveis.Pode também ser empregado no revestimento e recuperação depeças desgastadas, com a deposição de metais resistentes à oxida-ção e ao desgaste.

Equipamentos necessários

Para realizar soldagem ao arco submerso, são necessários os se-guintes equipamentos:

• uma fonte de energia,• uma tocha de soldagem,• um sistema alimentador• de eletrodo,• um sistema de controle,• dispositivos para alimentação• e recuperação de fluxo.

A fonte de energia para a soldagem ao arco pode ser de três tipos:• transformador (CA),• transformador-retificador (CC),• motor-gerador (CC).

Os diferentes tipos de correntes fornecidos pelas fontes produzemtipos diferentes de cordões de solda, a saber:

1. A corrente contínua (CC) possibilita a melhor abertura doarco e permite melhor controle da forma do cordão, da profundidadede penetração e da velocidade de soldagem.

2. A corrente contínua com eletrodo positivo (CC+) permitemaior penetração e controle do cordão.3. A corrente contínua com eletrodo negativo (CC-) é a quefornece a maior taxa de deposição, por isso é ideal para revestimen-tos e soldagem de chapas finas.4. A corrente alternada (CA) tem uma penetração intermediá-ria entre os dois tipos de polaridade da corrente contínua. Alémdisso, a corrente alternada minimiza o sopro magnético.

A tocha de soldagem tem um bico de contato deslizante, feito decobre e ligas, responsável pela energização do eletrodo. Ela tem,também, um sistema para fixação do cabo de saída da fonte e umsuporte isolante.

O sistema de alimentação do eletrodo é formado por um suportepara a bobina do eletrodo, um motor de corrente contínua comcontrole de velocidade e um conjunto de roletes de alimentação.Esse sistema é muito importante para a qualidade da soldagemporque o deslocamento da tocha é independente e não há comodetectar falha na soldagem durante o processo, já que a solda ficacoberta pelo fluxo.

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A alimentação do fluxo é feita por um conjunto formado por umporta-fluxo, mangueiras condutoras e um bocal de saída. A recupe-ração do fluxo é feita por dispositivos que aspiram os grãos nãofundidos e os devolvem ao porta-fluxo.

O alimentador de eletrodo, o alimentador de fluxo e a tocha desoldagem são montados no cabeçote de soldagem, ou seja, umcarro acionado por um motor elétrico, com velocidade ajustável quese desloca sobre um trilho colocado em um suporte.

Eletrodos e fluxos de soldagem

A combinação do metal de base com o procedimento de soldagem,o eletrodo e o fluxo de soldagem adequados determina as proprie-dades mecânicas do cordão de solda.

Normalmente, os eletrodos para soldagem ao arco submerso sãoarames sólidos, fornecidos em carretéis e bobinas, com diâmetrosque variam entre 1,6 e 6,4 mm. Eles permitem soldagem com eleva-das densidades de corrente, dependendo do tipo e quantidade desoldas a realizar. Eles são produzidos por trefilação e podem serrevestidos superficialmente com cobre. Em aplicações especiais,eles podem ter a forma de fita ou de tubo.

A especificação dos arames pode ser feita de acordo com a compo-sição química. Por essa classificação, os arames-eletrodos sãodivididos em três grupos: baixo (L), médio (M) e alto (H) teor demanganês.

Além disso, os eletrodos de cada grupo podem apresentar diferentesteores de carbono e altos ou baixos teores de silício. Os eletrodoscom maiores teores de carbono, manganês e silício produzem cor-dões com maior resistência e dureza. Os eletrodos com maior teorde silício são adequados para os cordões obtidos com elevadasvelocidades de soldagem, porque o silício aumenta a fluidez da poçade fusão.

A soldagem ao arco submerso não pode ser realizada sem o fluxode soldagem que, como já vimos, recobre o arco, protegendo asolda da contaminação atmosférica. Assim, no processo, ele temainda outras funções, a saber:

1. estabilizar o arco;2. fornecer elementos de liga ao metal de solda;3. minimizar a ação das impurezas no metal de solda;4. formar escória com propriedades físicas e químicas capa-zes de influenciar nas características do cordão de solda.

O outro consumível indispensável para a realização da soldagem aoarco submerso é o fluxo. O fluxo de soldagem é um composto gra-nulado formado por uma mistura de óxidos e outros minerais e,eventualmente, ferro-ligas.

Dependendo da quantidade relativa de óxidos presentes no fluxo,ele pode ser classificado como ácido, neutro ou básico. De um modogeral, os fluxos mais básicos tendem a reduzir os teores de oxigênio,enxofre e fósforo no metal depositado, o que melhora as proprieda-des mecânicas, como a resistência à fratura frágil.Os fluxos também podem ser classificados de acordo com suacapacidade de alterar a composição química do metal da solda.Nesse caso, eles são classificados em ativos ou neutros.

O tamanho da partícula que compõe o fluxo é um dado importante,porque ele afeta o nível de corrente usada. Em geral, uma correntemais alta é usada com um fluxo mais fino a fim de que se obtenhaum arco estável e soldas mais largas e planas. Outras variáveis queinfluenciam na escolha do tamanho da partícula são o tipo do fluxo,a velocidade de soldagem e o tipo de solda que se quer obter.

A escolha de um fluxo é sempre feita em combinação com a escolhado arame eletrodo. Essa combinação é que define as propriedadesfinais do metal depositado. Ambos são especificados de acordo comnormas da AWS (American Welding Society): a A 5.17-80 (paraeletrodos de aço doce e fluxos compatíveis) e a A 5.23-80 (paraeletrodos de aço de baixa liga e fluxos correspondentes).

Parâmetros e etapas do processo

A soldagem ao arco elétrico sempre pressupõe a consideração deuma série de parâmetros. Com a soldagem ao arco submerso, nãopoderia ser diferente.

Durante as várias fases do processo, é necessário compatibilizartodas as variáveis envolvidas. Assim, por exemplo, na fase de proje-to, tomam-se em consideração o tipo e espessura do metal de basee as propriedades requeridas para a junta soldada.

Na fase de produção, consideram-se o tipo de equipamento disponí-vel, o projeto da junta, o posicionamento da peça e do eletrodo. Sãomuito relevantes, também, os parâmetros primários tais como: cor-rente, tensão, velocidade de soldagem, polaridade, combinaçãoeletrodo-fluxo, diâmetro do eletrodo, distância entre o bico e a pontado eletrodo ou extensão livre do eletrodo, distribuição e altura dacamada de fluxo.

Uma vez estabelecidos esses parâmetros, passa-se à realização dasoldagem propriamente dita que envolve as seguintes etapas:

1. Preparação da junta que necessita de uma limpeza ade-quada no material a soldar. Além disso, poderá haver necessidadede preparação do chanfro, de cobre-junta e de chapas para a aber-tura e extinção do arco.

2. Alinhamento da direção de deslocamento do equipamentocom a direção da junta.3. Posicionamento do cabeçote no local de início da opera-ção.4. Abertura do arco.

Dica tecnológica

Na abertura do arco, é importante evitar a sobrecarga na fonte(quando se usa fonte do tipo corrente constante) ou o agarramentodo eletrodo na poça de fusão. Para isso, pode-se facilitar a aberturado arco por meio da colocação de uma pequena quantidade de lã deaço entre o eletrodo e a peça. O ideal é usar equipamentos dotadosde sistemas especiais para a abertura do arco.5. Supervisão da operação, por parte do operador. Isso incluia verificação e eventual correção dos parâmetros de soldagem e doalinhamento do cabeçote.6. Extinção do arco.7. Limpeza da camada de escória e preparação para a depo-sição dos passes seguintes, se for o caso.

A fim de aumentar a produtividade e facilitar operações específicasexistem variantes do processo de soldagem ao arco submerso. Sãoelas:

Twin arc” (que quer dizer arcos gêmeos) trabalha com um ou maiseletrodos, usando uma ou mais fontes de energia soldando simulta-neamente. Essa variante fornece menor penetração, baixa diluição ealta taxa de deposição. É empregado na execução de revestimentose soldagem de chanfros largos com mata-junta.

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“Tandem arc” ( que quer dizer arcos em série) usa dois ou maiseletrodos soldando em linha e simultaneamente e cada um tem suafonte de energia e controles separados. Devido aos problemascriados por efeito de campos magnéticos, os eletrodos “rebocados”possuem fontes de CA. Assim, é comum que o eletrodo “guia” traba-lhe com CC+, que garante melhor penetração, e que os demaiseletrodos trabalhem com CA, o que garante o enchimento e o me-lhor acabamento do cordão.

Eletrodo em fita é a variante na qual o eletrodo é substituído poruma fita metálica de 0,5 mm de espessura e 30 a 120 mm de largu-ra. Nela, a diluição é muito baixa e o cordão de solda tem aproxima-damente a largura da fita. Esse fato indica o processo para revesti-mento de grandes áreas.

Adição de pó metálico é a variante na qual uma camada de pó deferro (mais comum) é depositada antes do fluxo com a função deaumentar a taxa de deposição. Nessa variante, o arco elétrico fundeo arame-eletrodo, o metal de base e o pó, formando uma juntaúnica.

Outras variantes são a soldagem com elevado “stick out”, que permi-te aumentar a taxa de deposição através do efeito Joule, e a solda-gem em chanfro estreito (“narrow gag”), que permite a soldagem decomponentes de grande espessura com pequena abertura de raiz eângulo de soldagem com inclinação entre 5 e 10o com o uso decabeçotes especiais.

Soldagem por Resistência

A soldagem por resistência é um dos métodos mais versáteis deunião de metais que existe. Essa versatilidade se refere ao tipo depeças a serem soldadas, com relação a espessura, formato, materi-ais etc. Refere-se, também, ao equipamento que, com pequenasalterações, pode ser adaptado à soldagem de diferentes tipos depeças.Mas, o que é exatamente a soldagem por resistência? Uma dasprimeiras coisas a aprender em relação a esse processo, é que ocalor gerado não vem de uma fonte como um arco elétrico ou achama de um gás. Basicamente, é um processo de soldagem base-ado na pressão e na resistência elétrica.

Vamos trocar isso em miúdos: a soldagem por resistência compre-ende um grupo de processos pelos quais a união das peças aconte-ce em superfícies sobrepostas ou em contato topo a topo, por meiodo calor gerado pela resistência à passagem da corrente elétrica(Efeito Joule) e pela aplicação de pressão.

Efeito Joule é o resultado da transformação da energia elétrica emenergia térmica. É pelo efeito Joule que a resistência do chuveiroaquece a água do nosso banho.

Esse fenômeno acontece da seguinte maneira: um par de eletrodosconduz a corrente elétrica até a junta; a resistência que a junta, ouas partes a serem soldadas oferecem à passagem da correnteelétrica gera o aquecimento das superfícies em contato da junta,formando a solda. O aquecimento provoca uma pequena fusão daspeças a serem unidas. A aplicação da pressão garante a continuida-de do circuito elétrico. Ela também permite a obtenção de soldascom baixo nível de contaminação, porque a união das partes impe-de a contaminação proveniente da atmosfera.

Como já foi dito antes, esse princípio está presente em um grupo deprocessos de soldagem, ou seja, todos eles envolvem a aplicaçãocoordenada de pressão e passagem de corrente elétrica com inten-sidade e duração adequadas. Os processos mais comuns de solda-gem por resistência são:

A soldagem por pontos, na qual as superfícies são unidas por umou mais pontos pelo calor gerado pela resistência à corrente elétricaque passa através das peças mantidas em contato por pressão.Essa região é aquecida por um reduzido espaço de tempo, enquantodura a passagem da corrente. Quando ela cessa, a pressão é man-tida enquanto o metal se solidifica. Os eletrodos são afastados dasuperfície depois que se obtém cada ponto.

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A soldagem por costura, na qual dois eletrodos circulares, ou umeletrodo circular e outro em barra transmitem a corrente combinadacom a pressão e produzem a costura de solda que, por sua vez,consiste em uma série de ponteamentos sobrepostos. A série depontos de solda é obtida sem a retirada dos eletrodos, emboratambém seja possível avançar os eletrodos de forma intermitente.

A soldagem por projeção, que é semelhante à soldagem por pon-tos, ocorre em uma parte de uma das peças, na qual existe umaprojeção ou saliência obtida por meio de estampagem ou forjamen-to. Esse processo é empregado em chapas finas (entre 0,5 e 3,2mm),

A soldagem de topo, que apresenta duas variantes: por resistênciae por centelhamento. Na soldagem de topo por resistência, a união éproduzida em toda a área de contato das partes a serem soldadas.As duas partes são pressionadas uma contra a outra até que o calorgerado pela passagem da corrente seja suficiente para que a uniãoocorra.

Na soldagem por centelhamento, a união é feita também em toda aárea de contato entre as partes a serem soldadas. A diferença estáno fato de que as peças são previamente energizadas, e suas facessão aproximadas até que ocorra o centelhamento. Esse processo érepetido até que a temperatura de forjamento seja atingida. Então asfaces são pressionadas fortemente uma contra a outra, gerandouma considerável deformação plástica, que consolida a união.

Os processos de soldagem por resistência permitem a soldagem dediferentes metais cuja soldabilidade é controlada pela resistividade,pela condutividade térmica, pela temperatura de fusão e por suascaracterísticas metalúrgicas. Assim, metais com elevada resistivida-de, baixa condutividade térmica e ponto de fusão também relativa-mente baixo, como as ligas não-ferrosas, são facilmente soldáveispor esses processos. Além disso, as características metalúrgicastambém devem ser levadas em consideração. Por exemplo, certosaços, como aqueles com maior teor de carbono, podem necessitarde tratamentos térmicos após a soldagem para ajuste de suas pro-priedades mecânicas.

Resistividade é a resistência específica, ou seja, a resistênciaelétrica de um corpo de seção transversal uniforme com área unitá-ria.O quadro da a seguir resume as aplicações, vantagens e desvanta-gens de cada um desses processos.

Anotações:

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Processo Aplicações/Materiais Vantagens DesvantagensPor pontos União de chapas de até 3mm,

de aço-carbono, aço inoxidá-vel, alumínio, cobre, magné-sio, níquel e ligas.

Alta velocidade de soldagem efacilidade de automação.Menor exigência quan-to àhabilidade do sol-dador.

Aumento de consumo de material e de peso porcausa da sobreposição da junta.Menor resistência à tração e à fadiga.

Por costura Juntas contínuas impermeá-veis a gases e líquidos emtanques de combustíveis deautos, cilindros de extintores,tubos.

Menor largura da solda e menorsobreposição em relação àsoldagem por pontos ou porprojeção.

As soldas devem ser retas ou com curvaturasconstantes.Comprimento das juntas longitudinais é limitado pe-lo percurso da máquina.Menor resistência à fadiga.

Por projeção União de pequenas pe-çasestampadas, for-jadas ouusinadas de aço-carbono, açoinoxidável e ligas de níquel.

Possibilidade de produção devárias soldas simultâneas emum único ciclo.

O formato das projeções pode exigir mais umaoperação.Em soldagens múltiplas, necessidade de controlepreciso da altura e do alinhamento das peças paraigualar a pressão e a corrente de soldagem.

De topo porresistência

União de arames, tubos, anéise tiras de mesma seção trans-versal.

Impossibilidade de bom contato em peças degrande seção ou com formatos irregulares.

De topo porcentelhamento

Barras, trilhos e tubos paraoleodutos e gasodutos.

Possibilidade de soldagem depeças de formato irregular ecomplicado ou de grande seção.

Intenso centelhamento e conseqüente necessidadede proteção do operador e de partes do equipa-mento.

Equipamentos

No processo de soldagem por resistência, o equipamento é basica-mente constituído por:

1. Sistema elétrico;

2. Sistema mecânico;

3. Sistema de controle.

O sistema elétrico consiste de uma fonte de energia, eletrodos econexões. As fontes de energia mais eficientes são as formadaspor um transformador de corrente contínua e um circuito retificadortrifásico que apresentam menor consumo com capacidade maiselevada. Nas máquinas de soldagem por centelhamento, o sistemaelétrico apresenta, ainda, um dispositivo para provocar o centelha-mento entre as peças a serem unidas.Os eletrodos são feitos de materiais que se caracterizam por eleva-da condutibilidade térmica e elétrica, por baixa resistência de contatopara prevenir a queima das superfícies de contato, e por resistênciamecânica suficiente para resistir à deformação decorrente da altapressão mecânica e da alta temperatura de operação. Os materiaiscom essas características são as ligas à base de cobre.

Na soldagem por costura, os eletrodos são circulares, em forma dediscos, que permitem a formação de pontos de solda sobrepostos,de modo a produzir uma solda contínua.

Nos processos de soldagem por resistência, os eletrodos não sãoconsumíveis. Porém, são peças que se desgastam e devem sersubstituídas sempre que necessário.

O sistema mecânico é composto por um chassi que suporta otransformador e os outros componentes dos sistemas elétrico e decontrole, e por dispositivos para a fixação das peças e aplicação depressão.

A aplicação de pressão pode ser feita de duas formas:• manualmente, por meio de um motor elétrico, quando a produçãoé variável e há necessidade de alterar as condições ou os parâme-tros da soldagem,• por meio de dispositivos pneumáticos ou hidráulicos, nos siste-mas automatizados nos quais a produção é homogênea e não ne-cessita de ajustes.

Parâmetros, variáveis e etapas do processo

Como em todo o processo de soldagem, a realização da soldagempor resistência deve considerar uma série de variáveis. As maisimportantes são:1. Corrente de soldagem, que deve ter um valor mínimo, porsua vez, dependente da área de contato entre os eletrodos emrelação as peças e das peças entre si, do material a ser soldado ede sua espessura.2. Resistência elétrica do circuito de soldagem que corres-ponde à soma das resistências dos eletrodos, do contato eletrodo-peça, da resistência interna das peças e do contato entre as peças.3. Formato e preparação dos eletrodos e a força exercidaneles. Embora isso não exerça influência no calor gerado, quantomaior for a força aplicada, maior será o contato e menor será aresistência na interface peça-peça. Por outro lado, a aplicação deuma força muito pequena causa flutuação na qualidade dos pontosobtidos devido à flutuações na resistência de contato.

Em trabalhos em série, é muito importante a uniformidade das con-dições de soldagem. Variações nas condições das superfícies daspeças ou na força aplicada podem causar defeitos nas soldas.

A escolha dos parâmetros de soldagem é feita em função do materi-al e da espessura das peças a serem unidas. Os parâmetros típicosestão reunidos em tabelas encontradas em manuais especializados.

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Atualmente, os equipamentos para soldagem por resistência estãoem constante evolução o que permite a introdução de novos méto-dos de controle de parâmetros. Isso permite um melhor nível decontrole do processo e crescente automação das etapas de solda-gem.

Como o processo de soldagem por resistência engloba um grupo devariantes, vamos apresentar como exemplo, as etapas específicasda soldagem por centelhamento. Elas são:

1. Aproximação inicial e contato entre as peças para pré-aquecimento por efeito Joule;2. Afastamento e reaproximação das peças para início docentelhamento;3. Manutenção do centelhamento com aproximação progres-siva das peças;4. Compressão final das peças, quando as superfícies emcontato sofrem deformação plástica;5. Interrupção da passagem da corrente elétrica.

Depois da última etapa, a junta soldada pode passar por um trata-mento térmico por meio de aquecimento gerado pela passagem dauma corrente elétrica de valor inferior àquela usada para pré-aquecimento e para soldagem.

O robô industrial

É impossível falar em automação do processo de soldagem sem sereferir a um tipo muito especial de máquina: o robô industrial. Mas oque é um robô industrial, afinal de contas?

Os livros e filmes de ficção científica transformaram os robôs emseres criados à imagem e semelhança do homem, normalmente porum cientista louco e que, quase sempre, revoltavam-se contra seucriador, acabando por destruí-lo. Uma idéia bastante aterrorizante.Outras vezes, eram máquinas inteligentes e engraçadinhas, queandavam com pernas ou esteiras, apitando e piscando luzinhascoloridas.

Talvez isso o decepcione um pouco: nenhuma das idéias transmiti-das pelos escritores de ficção científica ou pelos diretores dos filmesfuturistas que você já viu, corresponde ao que é, na realidade, umrobô. Pelo menos ao robô encontrado nas indústrias, limitado emsua inteligência e desempenho pela tecnologia atual, ainda distanteda imaginação dos roteiristas dos filmes da série Guerra nas Estre-las.

Robôs industriais são máquinas controladas por computador edestinadas a realizar uma grande variedade de tarefas. Ou seja, sãomáquinas flexíveis, adaptáveis a serviços diferentes, bastando quepara isso mudemos a ferramenta com que ela trabalha e seu pro-grama (um tipo de “receita de bolo” que diz ao robô, passo a passocomo a tarefa deve ser feita, numa linguagem que ele seja capaz deentender).

Assim, um mesmo robô pode ser capaz de pintar gabinetes demáquinas de lavar roupa com uma pistola de pintura a ar comprimi-do, rebarbar peças numa fundição ou soldar estruturas de automó-veis numa linha de montagem. Basta que mudemos seu programade operação e a ferramenta que ele deve segurar.

Por exemplo: um tipo de robô industrial, conhecido como robô articu-lado ou angular pode ser visto na figura a seguir.

Ele é composto por uma série de peças (corpo, braço, antebraçoetc.) articuladas e acionadas por motores elétricos. O conjunto deposições de cada peça num certo momento determina a posição daextremidade (ou punho) do robô onde é fixada a ferramenta com aqual ele irá trabalhar. Para cada motor elétrico que aciona cadaparte do robô, existe pelo menos um sensor de posição que detectaa localização de cada uma daquelas peças.

Os motores e os sensores estão ligados ao computador que controlao robô. Por meio do programa, o computador compara as ordensque você deu ao robô com a sua posição atual, conhecida por inter-médio dos sensores. Se a posição em que o robô se encontra édiferente daquela que você desejava, o computador se encarrega derealizar as correções necessárias.

Os robôs soldadores

O primeiro robô industrial apareceu por volta de 1960. Suas primei-ras tarefas foram as de carregar e descarregar peças em máquinas.Entretanto, o tempo mostrou que esta não seria a ocupação maisimportante dessas máquinas, e a soldagem se tornou seu principalcampo de aplicação. Vários fatores contribuíram para que issoacontecesse:

• Os postos de soldagem apresentam um ambiente inseguro epouco confortável ao trabalho humano, pois nele estão presentes asradiações térmica e luminosa, os gases e as fagulhas metálicas.

• Em muitas operações de soldagem, o soldador é obrigado amanejar equipamentos e colocar-se em posições desconfortáveispara que possa efetuar a tarefa num ponto específico da peça.

• A repetição constante de um mesmo tipo de tarefa leva o solda-dor à fadiga física e compromete a qualidade do serviço. Num robô,ao contrário, a repetibilidade e precisão dos movimentos é constantedurante toda sua vida útil.

A figura a seguir mostra um robô equipado com uma pistola desoldagem MIG. Observe que ele está cercado por uma série deequipamentos necessários à realização de seu trabalho. Chamamoso conjunto formado por todos esses equipamentos de célula deprodução.

Nesta figura, podemos ver o equipamento de solda MIG com oalimentador automático de arame de solda, o dispositivo de fixaçãoda peça a ser soldada – cujos movimentos também são, geralmente,controlados por computador – , e o computador que controla o robô.Além disso, temos uma cerca de proteção que isola a área de traba-lho, protegendo o pessoal de operação e manutenção que, aciden-talmente, poderia entrar na área de alcance da máquina durante suaoperação automática.

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Afinal, prá que computador?

Nos primeiros robôs industriais desenvolvidos na década de 60, aseqüência de movimentos era controlada por meio de relês e chavesfim-de-curso. Esses recursos da eletricidade e da eletrônica limita-vam tanto a velocidade quanto a quantidade e precisão de opera-ções e movimentos que o robô podia fazer.

Atualmente, utilizam-se computadores com grande capacidade dearmazenamento de dados e elevada velocidade de realização decálculos matemáticos. Esses computadores permitem que os robôstenham mais movimentos e possam executá-los com um grau deprecisão da ordem de ±0,05 mm. Ainda é uma precisão pobre quan-do a comparamos com as necessárias em operações de usinagem,porém é considerada satisfatória nas operações típicas de robôscomo soldagem e pintura.

Na soldagem ao arco elétrico, por exemplo, esses computadorescontrolam os movimentos do robô, de modo que este mantenha umadistância constante entre o eletrodo e a peça, assegurando a forma-ção de um arco voltaico satisfatório. Além disso, controlam as velo-cidades do braço do robô e de alimentação do arame do eletrodo, demodo que garanta um cordão de solda de boa qualidade.

Se não bastasse tudo isso, o computador ainda “toma conta” dosoutros equipamentos que fazem parte da célula de produção e,muitas vezes, se comunica com os computadores que controlamoutros robôs de modo que todos eles possam trabalhar em harmoni-a, sem riscos de colisões e com o máximo aproveitamento de suacapacidade produtiva.

Vejamos um exemplo: a figura a seguir mostra esquematicamenteos componentes de uma carcaça de motor elétrico e uma célula deprodução para a soldagem desses componentes.

Para soldar os componentes (aletas, alças de suspensão, caixa deligação etc.) no cilindro da carcaça, essa célula trabalha com doisrobôs. O robô da esquerda (robô 1) tem a função de pegar o com-ponente a ser soldado que se encontra sobre uma bancada, posi-cioná-lo sobre o cilindro da carcaça do motor e segurá-lo enquanto orobô da direita (robô 2) solda o componente.O cilindro da carcaça chega à célula por uma esteira transportadorae é preso pelas extremidades num dispositivo de fixação giratório.Após a soldagem de todos os componentes, a carcaça é retirada dacélula também por meio de uma esteira transportadora.

Nesse caso, além dos movimentos do robô, o computador devecontrolar as tarefas de:• alimentar o cilindro por meio da esteira;• fixar o cilindro no dispositivo;• girar o dispositivo de fixação;• chamar o robô de posicionamento ou o de soldagem;• retirar a carcaça pronta da célula.

Como você percebeu, para realizar todas essas tarefas com preci-são e segurança, são necessários computadores poderosos.

Ensinando o robô

Como já dissemos, os robôs industriais necessitam de um programapara que possam realizar sua tarefa. Esse programa pode ser escri-to numa linguagem própria, capaz de ser entendida pelos robôs, eem seguida ser introduzido na memória do computador que vaicontrolar seus movimentos.

No entanto, em vez de descrever esse programa, adotou-se ummétodo que se tornou bastante popular na indústria: a programaçãoconhecida como “Teaching” ou “Ensinamento”.

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Quando estamos ensinando uma criança a escrever, costumamospegá-la pela mão e fazê-la descrever com um lápis o contorno deuma determinada letra. Fazemos isso várias vezes, para tentaracostumá-la com os movimentos para que possa, em seguida,realizá-los sozinha. Para programar robôs pelo método “Teaching”,fazemos uma coisa bastante parecida.

Suponhamos que desejamos fazer com que o dispositivo de solda aponto mostrada a seguir, montado na extremidade de um robô,execute os pontos de solda na estrutura do automóvel.

Com o auxílio de um painel de controle, chamado de “Teaching Box”ou “Caixa de Ensinamento”, movimentamos manualmente o robô,fazendo com que o dispositivo de soldagem passe por todos ospontos desejados, um de cada vez. A cada ponto, pelo painel decontrole, fazemos com que o computador de controle do robô me-morize sua posição.

Após completar essa fase de ensinamento, o robô estará entãopreparado para executar, desta vez sozinho e automaticamente,toda a tarefa.

Como você pode ver, o robô foi mesmo uma mão na roda para astarefas repetitivas e perigosas da soldagem. Além disso, ele veioatender às necessidades de produtividade e de regularidade nosresultados da soldagem, imprescindíveis para a manutenção deníveis de qualidade que tornem uma indústria competitiva em ummundo de economia globalizada desse fim de século XX.

Retificação

A retificação é um processo de usinagem por abrasão que retifica asuperfície de uma peça. Retificar significa corrigir irregularidades desuperfícies de peças.

Assim, a retificação tem por objetivo:a) reduzir rugosidades ou saliências e rebaixos de superfíciesusinadas com máquinas-ferramenta, como furadeira, torno, plaina,fresadora;b) dar à superfície da peça a exatidão de medidas que permi-ta obter peças semelhantes que possam ser substituídas umaspelas outras;c) retificar peças que tenham sido deformadas ligeiramentedurante um processo de tratamento térmico;d) remover camadas finas de material endurecido por têmpe-ra, cementação ou nitretação.

Retificadoras

A retificadora é uma máquina empregada na usinagem de peças paradar às suas superfícies uma exatidão maior e um melhor acabamentodo que os conseguidos em máquinas convencionais.

Os materiais ou peças geralmente precisam ser submetidos a trata-mento térmico de têmpera para serem retificados.

Classificação

Há basicamente três tipos de retificadora: a plana, a cilíndrica univer-sal e a cilíndrica sem centros (center less). Quanto ao movimento, emgeral as retificadoras podem ser manuais, semi-automáticas e automá-ticas. No caso da center less, ela é automática, pois se trata de umamáquina utilizada para a produção em série.

Retificadora plana

Esse tipo de máquina retifica todos os tipos de superfícies planas:paralelas, perpendiculares ou inclinadas.

Na retificadora plana, a peça é presa a uma placa magnética, fixada àmesa da retificadora. Durante a usinagem, a mesa desloca-se em ummovimento retilíneo da direita para a esquerda e vice-versa, fazendocom que a peça ultrapasse o contato com o rebolo em aproximada-mente 10 mm. Há também o deslocamento transversal da mesa. Omovimento transversal junto com o movimento longitudinal permitemuma varredura da superfície a ser usinada.O valor do deslocamento transversal depende da largura do rebolo.

A retificadora plana pode ser tangencial de eixo horizontal e de topode eixo vertical.

retificadora plana tangencial

retificadora plana vertical

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Retificadora cilíndrica universalA retificadora cilíndrica universal retifica superfícies cilíndricas, ex-ternas ou internas e, em alguns casos, superfícies planas em eixosrebaixados que exijam faceamento.

retificadora cilíndrica universal

A peça é fixa, por exemplo, a uma placa universal como a utilizadano torno, que é dotada de um movimento de rotação. O rebolo emmovimento de rotação entra em contato com a peça e remove omaterial.

Retificadora sem centros (center less)

Esse tipo de retificadora é muito usado na produção em série. Apeça é conduzida pelo rebolo e pelo disco de arraste.

O disco de arraste gira devagar e serve para imprimir movimento àpeça e para produzir o avanço longitudinal. Por essa razão, o discode arraste possui uma inclinação de 3 a 5 graus, que é responsávelpelo avanço da peça.

retificadora sem centros (center less)

Rebolo

A ferramenta de corte utilizada na retificadora é o rebolo, cuja super-fície é abrasiva, ou seja, apresenta-se constituída de grãos de óxidode alumínio ou de carbeto de silício, entre outros.

Por isso, a usinagem com rebolo é designada como um processo deusinagem por abrasão. Trata-se do mesmo sistema empregado pelodentista quando ele utiliza um instrumento giratório com uma espé-cie de lixa redonda para limpar ou polir nossos dentes.

rebolo

O desgaste do material a ser usinado é muito pequeno, porque orebolo arranca minúsculos cavacos durante a operação de corte,quando a aresta dos grãos abrasivos incide sobre a peça.

rebolo (ângulo de ataque negativo)

O ângulo de ataque desses grãos é geralmente negativo. Veja afigura acima.

O rebolo apresenta cinco elementos a serem considerados.• Abrasivo – material que compõe os grãos do rebolo.• Granulação – tamanho dos grãos abrasivos.• Aglomerante – material que une os grãos abrasivos.• Grau de dureza – resistência do aglomerante.• Estrutura – porosidade do disco abrasivo.

Existem vários tipos e formas de rebolo, adequados ao trabalho deretificação que se deseja fazer e, principalmente, à natureza domaterial a ser retificado. Veja a tabela.

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Para que a superfície retificada apresente exatidão dimensional ebom acabamento, é necessário levar em conta o tipo de material ausinar, o tipo de trabalho a ser feito e o tipo de granulação e o aglo-merante do rebolo. Veja abaixo exemplo para a retificação de açonão temperado.

Tipo de traba-lho

Tipo de granu-lação

Tipo de aglomerante

Desbaste Grossa VitrificadoSemi-

acabamentoMédia Vitrificado

Retificação fina Fina Resinóide, borracha,goma-laca, vitrificado

O aglomerante vitrificado, utilizado na maioria dos rebolos fabrica-dos, está entre 70% e 80% do total.

Quanto à velocidade da mesa, existem as seguintes relações:

material mole → maior velocidade da massamaterial duro → menor velocidade da mesa

rebolo de liga vitrificada → baixa velocidade (até 33 m / s)rebolo de liga resinóide → alta velocidade (até 45 m/s)

Quanto à dureza do rebolo:

material mole → rebolo duromaterial duro → rebolo mole

Quanto à estrutura

Desbaste → estrutura abertaAcabamento → estrutura fechada

Rugosidade

Rugosidades são irregularidades micrométricas que se formam nasuperfície da peça, durante o processo de usinagem.

Na retificação, elas podem ser causadas por folgas nos eixos, irre-gularidades no movimento da mesa, desbalanceamento do rebolo egranulação do abrasivo, entre outras causas. Observe no quadroabaixo a relação entre rugosidade (Ra), granulação do abrasivo e aprofundidade de corte do rebolo.

Resumo

Nesta aula, você teve as seguintes informações:• a retificadora é uma máquina que usina peças com a finalidadede tornar uma superfície precisa e com bom acabamento;• materiais e peças podem ser retificados com ou sem tratamentotérmico;

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• quanto ao tipo de usinagem a fazer, a retificadora pode serplana e cilíndrica universal;• a retificadora plana retifica superfícies planas paralelas, perpen-diculares ou oblíquas;• a retificadora plana pode ser tangencial de eixo horizontal e detopo de eixo vertical;• a retificadora cilíndrica universal retifica superfícies cilíndricasexternas e internas. Em alguns casos, retifica superfícies planascom operação de faceamento;• o rebolo é a parte central da retificadora. É uma ferramentaabrasiva que gira em alta velocidade, em contato com a superfície aser retificada;• o rebolo apresenta cinco elementos: abrasivo, granulação, a-glomerante, grau de dureza e estrutura;• esses elementos devem ser levados em conta para a escolhaadequada do rebolo ao tipo de superfície a ser retificada.

Preparação da Máquina

Procedimentos de preparação da máquina retificadora

Esses procedimentos referem-se à escolha e balanceamento dorebolo, sua montagem na máquina retificadora, à dressagem emedidas de segurança, que devem ser tomadas pelo operador.

Escolha e preparação de rebolos

Os fabricantes de rebolos adotam um código internacional, constitu-ído de letras e números para indicar as especificações do rebolo,conforme ilustração a seguir.

Para a escolha do rebolo são levados em conta: abrasivos, grãos,dureza, estrutura e aglomerantes.

Tipos de abrasivos

Atualmente, são utilizados para confecção de rebolos grãos abrasi-vos obtidos artificialmente, já que os de origem natural deixaram deser aplicados pelo seu alto custo. Os principais são:

Óxido de alumínio (Al2O3) - Obtido a partir do mineral denominado“bauxita” por um processo de redução, apresenta-se em duas quali-dades segundo o critério de pureza conseguida na sua elaboração:

• Óxido de alumínio comum (A) - De cor acinzentada, com purezaquímica em torno de 96-97%, e tendo como principal característica asua alta tenacidade, a qual se presta nos casos de retificação demateriais que tenham elevada resistência à tração.• Óxido de alumínio branco (AA) - Com 99% de pureza, distingue-se pela sua cor, geralmente branca, e com propriedades semelhan-tes ao óxido de alumínio comum, porém devido a sua pureza eforma de obtenção (cristalizado) torna-se mais quebradiço. Por isso,é empregado em retificações que requerem nível baixo de calor,gerado entre o rebolo e a peça, e ao mesmo tempo boa qualidadede acabamento em superfície com menor tempo de execução.Como exemplo podemos citar aços-ligas em geral.

Carbeto de silício (SIC) - Obtido indiretamente por meio da reaçãoquímica de sílica pura com carvão coque em fornos elétricos. Estetipo de abrasivo apresenta maior dureza que os óxidos de alumínio,sendo conseqüentemente mais quebradiço. É empregado em mate-riais de baixa resistência à tração, porém, de elevada dureza. Comoexemplo temos: vidros, porcelanas, ferros fundidos (tratados ou nãosuperficialmente), plásticos, alumínio e carbonetos (metal duro).

Esses abrasivos podem ser reconhecíveis, também, pela coloração:pretos e verdes, sendo este último empregado nas afiações deferramentas de metal duro; por serem mais quebradiços que ospretos não alteram a constituição do metal duro.

Carbeto de boro (B4C) - Com características superiores aos anterio-res, é pouco empregado na fabricação de rebolo. É utilizado maiscomumente em forma de bastonetes para retificação de ferramen-tas, devido ao seu alto custo.

Diamante - Material mais duro encontrado na natureza, é utilizadoem estado natural ou sintético na elaboração de rebolos para lapida-ção.

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Classificação do abrasivo quanto ao tamanho e simbo-logia

O tamanho do grão (grana) é determinado por meio do peneiramen-to. O peneiramento é feito através de peneiras sucessivas, com umcerto número de malhas por polegada linear.

Exemplo:

- Tamanho de grão 80Significa que foi obtido através de uma peneira cujo lado tem 1/80de polegada (aproximadamente 0,32 mm). A tabela a seguir mostraos tipos de grana empregado no mercado:

Muitogros-

soGrosso Médio Fino Muito

Fino Pó

6 16 36 100 280 600

8 20 46 120 320 700

10 24 54 150 400 800

12 30 60 180 500 1000

14 (70) 220 1200

80 240 1600

- Simbologia do grão abrasivoA - Óxido de alumínio comum - AA - Óxido de alumínio brancoC - Carboneto de silício preto - GC - Carboneto de silício verdeDA - Mistura de 50% de óxido de alumínio comum com 50% de óxido de alumínio brancoD - Diamantado (C)

Observação: Qualquer outro símbolo anexado aos mencionadosdeterminam aperfeiçoamento das fábricas produtoras de grão ourebolo.

Aglomerante ou liga

Como já citamos, o elemento aglomerante do abrasivo permite que aferramenta mantenha a sua forma e resistência, dando-lhe condi-ções de fazer o trabalho desejado e desprender o grão quando eleperder suas características de corte. A proporção e qualidade da ligabem como o abrasivo determinam dureza e grau de porosidade,exigidos pelo tipo de retificação.

As ligas mais empregadas são:

• Vitrificadas (V): feitas à base de mistura de feldspato e argila,são as mais utilizadas, pois não sofrem ataque ou reação químicapela água, óleo ou ácidos. São usadas nas máquinas retificadorascom velocidade periférica de no máximo 35 m/s.

• Resinóides (R): são feitos com base em resinas sintéticas (fenó-licas) e permitem a construção de rebolos para serviços pesadoscom cortes frios e em alta velocidade, que nunca deve superar 80m/s.

• Borracha (R): utilizada em aglomerante de ferramentas abrasi-vas para corte de metais e em rebolos transportadores das retifica-doras sem centro (center less).

• Goma-laca (E) e Oxicloretos (O): atualmente em desuso e sóaplicada em trabalhos que exijam cortes extremamente frios empeças desgastadas.

Simbologia das principais ligas:V = Vitrificadas V = VitrificadasE = Goma-laca E = Goma-lacaB = Resinóides B = Resinóides

Grau de dureza

O grau de dureza de um rebolo é a medida do poder de retençãodos grãos abrasivos pelo aglomerante. Um rebolo muito duro retémseus grãos até depois de estes terem perdido a capacidade decorte. Um rebolo muito mole perde seus grãos antes de estes teremexecutado inteiramente o trabalho. No caso de usinagem de materi-ais que tendem a empastar o rebolo, deve-se usar um rebolo mole,que solte os grãos com mais facilidade.

Estrutura

Estrutura é o grau de compactação dos grãos abrasivos no rebolo erefere-se também à porosidade do rebolo.

Balanceamento do rebolo

Depois de escolher o rebolo, é preciso balanceá-lo e dressá-lo.Assim, ele fica bem equilibrado, evita vibrações na retificadora epermite a obtenção de superfícies de acabamento fino.

Vamos ver, de modo geral, como se balanceia um rebolo.

Primeiro, é preciso verificar se o rebolo está trincado. Para isso, épreciso suspender o rebolo pelo furo e submetê-lo a pequenos esuaves golpes, dados com um macete ou cabo de chave de fenda.

Se o rebolo não estiver trincado, ele produzirá um leve som “metáli-co”. Se tiver trincas, o som será “apagado”. Neste caso, o rebolodeve ser substituído por outro em bom estado.

Os rebolos possuem um “rótulo” de papel em suas laterais. Esses“rótulos” não devem ser retirados, pois servem para melhorar oassentamento dos flanges, visto que no processo de fabricação dorebolo, as superfícies ficam irregulares. No momento do aperto dosflanges, sem o rótulo pode ocorrer má fixação ou até mesmo aquebra do rebolo.

Em seguida, o rebolo deve ser montado sobre o flange. Coloca-se oflange superior de maneira que os dois flanges sejam unidos comparafusos de fixação.

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O rebolo, assim preparado, é colocado sobre o eixo de balancea-mento e o conjunto rebolo-eixo é assentado sobre as réguas dodispositivo de balanceamento.

rebolo sobre o eixo de balanceamento

O dispositivo de balanceamento deve estar nivelado, para que ainclinação das réguas de apoio não influencie no balanceamento dorebolo.

Os flanges possuem ranhuras onde são colocados contrapesos parabalancear o rebolo. É como balancear a roda de um carro em quesão colocados pequenos pesos.

dispositivo de balanceamento

Esses pequenos pesos podem ser movimentados dentro da ranhura.Se um lado do rebolo estiver mais pesado, ele vai girar ao se colocaro rebolo com o eixo de balanceamento sobre as réguas do dispositi-vo.

Movimentamos os três contrapesos a fim de equilibrá-los. Quando opeso estiver equilibrado, o rebolo ficará parado em três posiçõesdiferentes, a 120°, uma em relação à outra. Nesse momento, obalanceamento está concluído.

Antes de iniciar uma retificação de peças é necessário retificar orebolo para melhorar as seguintes características: planicidade,concentricidade e superfície cortante. Esta operação de retificaçãodo rebolo também é chamada dressagem.

O primeiro passo é fixar bem o rebolo no eixo da retificadora damáquina. Neste momento, deve-se observar também a folga radial,que não deve ultrapassar 0,005 mm, e a folga axial, a qual não deveser maior que 0,02 mm. Em seguida, fixamos o diamante de retifica-ção na mesa da retificadora, geralmente com uma placa magnética.

Liga-se o rebolo e faz-se com que ele tangencie o diamante. Nessemomento, é preciso ter muito cuidado, pois a posição do diamanteem relação ao rebolo não deve permitir que o rebolo “puxe” o dia-mante para baixo de si. Caso contrário, isso pode provocar a quebrado rebolo e trazer riscos para o operador.

A dressagem consiste em passar o rebolo inúmeras vezes pelodiamante, com pequenas profundidades de corte e com movimentoslentos de avanços transversais da mesa. As profundidades são deaproximadamente 0,02 mm para o desbaste e 0,05 mm para oacabamento.

Para evitar aquecimento excessivo das peças submetidas à opera-ção, deve-se usar fluido de corte em abundância sobre o diamante eo rebolo.

Dica tecnológica

Não ligue o refrigerante antes de ligar o rebolo para evitar queele se encharque e prejudique o balanceamento.

Outro fator importante a ser considerado na preparação da retifica-dora consiste na determinação da velocidade de corte do rebolo edo movimento da máquina.

A velocidade de corte do rebolo é de grande importância e dependedo tipo do aglomerante. Numa velocidade muito baixa, haverá des-perdício de abrasivo e pouco rendimento do trabalho. Uma velocida-de muito alta pode causar rompimento do rebolo.

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Geralmente, as máquinas têm rotações fixas que correspondem àvelocidade de corte ideal. De modo geral, na prática, são adotadasas seguintes velocidades, segundo o aglomerante:

Aglomerante Velocidade de corteVitrificado até 33 m / sResina até 45 m / sBorracha até 35 m / sMetálico até 30 a 35 m / s

Quanto à velocidade do rebolo, também deve ser considerado oseguinte:• quanto mais alta a velocidade do rebolo em relação à velocidadeda peça, menor deve ser o grau do aglomerante;• os aglomerantes orgânicos (resinóide, borracha, goma-laca)devem ser empregados para velocidades mais altas.

Para manter um rebolo na velocidade periférica, e se sua máquinapermitir, aumente progressivamente a rotação por minuto (rpm).Com isso você evita o desgaste excessivo do rebolo.

Deve-se empregar sempre a velocidade indicada pelo fabricantepara cada tipo de rebolo.

Prevenção de acidentes

Na usinagem por abrasão os acidentes são, em geral, causadospela quebra dos rebolos. Este fato se deve a várias causas: ocor-rência de trincas durante o transporte ou armazenamento dos rebo-los, montagens defeituosas; excesso de velocidade no trabalho,pressão demasiada em rebolo de pouca espessura, contato muitobrusco do rebolo com a peça a retificar, uso do rebolo muito duroetc.

Por isso, são necessárias as seguintes medidas preventivas: antesde qualquer operação, verificar se o rebolo está em bom estado e seele é adequado ao serviço a ser feito; limpar bem o rebolo e evitarchoques e pressões excessivas sobre sua superfície para ele nãoestourar.

Para prevenir ferimentos, o operador deve observar os seguintesprocedimentos:

• ao iniciar a rotação, ficar de lado e não em frente do rebolo;• usar óculos de proteção;• em caso de usinagem a seco, ajustar um coletor de aspiraçãode pó junto ao protetor e usar máscara contra pó, para evitar inala-ção de poeira, prejudicial ao aparelho respiratório;• usar luvas durante trabalhos em que a peça for guiada manual-mente. O atrito do rebolo produz aquecimento da peça que podequeimar a mão;• com relação à máquina: dobrar o volante antes de ligar o movi-mento automático de avanço; não usar roupas soltas; no caso deaparelhagem elétrica, usar um estrado de madeira para isolar ooperador.

• não empilhar rebolos, pois eles podem empenar ou quebrar.Além disso, o armazenamento deve ser em local apropriado. Veja afigura na outra página.

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Em caso de acidente, o operador deve proceder do seguinte modo:

• declarar o acidente, relatando como ele ocorreu, o movimento, olugar e as testemunhas;• somente permitir a retirada de ciscos dos olhos por pessoacompetente, de preferência, médico;• no caso de queimaduras, limpar a ferida com água oxigenada oucom álcool, fazer um penso úmido e consultar logo o médico.

Retificação Plana

As retificadoras planas retificam peças com quaisquer tipos desuperfícies planas: paralelas, perpendiculares ou inclinadas.

Conforme a posição do eixo porta-rebolo em relação à superfície damesa da retificadora, a retificadora plana pode ser tangencial deeixo horizontal e de topo de eixo vertical.

retificadora plana tangencial

retificadora vertical

Na retificadora plana tangencial de eixo horizontal, utiliza-se umrebolo cilíndrico (tipo reto plano). Na retificadora vertical, utiliza-seum rebolo tipo copo ou anel, cuja superfície de corte tem, em suaparte plana, a forma de coroa circular. Além disso, é também utiliza-do um rebolo de segmentos.

rebolo cilíndrico reto

rebolo tipo copo

rebolo de segmento e mesa circular

Após a preparação da máquina: limpeza, balanceamento, fixação dorebolo escolhido e dressagem, inicia-se a operação de retificação.

Esta aula visa mostrar como é feita a operação de retificação plana.Antes, porém, é preciso aprender como fixar a peça na retificadoraplana.

Há várias formas de fixar a peça. Você pode fixá-la diretamente àmesa, ou pode fixá-la com transpassadores, no caso de peças deformato irregular. Veja ao lado.

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fixação com transpassadores

Outro modo de fixar a peça à mesa da retificadora é por meio deuma mesa de seno magnética. Em geral ela é utilizada na usinagemde superfícies inclinadas.

fixação em mesa de seno magnética

fixação da peça à mesa por meio de uma morsa retificada. Trata-sede uma forma de fixação utilizada na retificação de materiais não-ferrosos

É possível também fazer a fixação em morsa

Além dessas, uma das fixações mais comuns é a feita por meio deplacas magnéticas. Trata-se de uma fixação utilizada para retificarpeças de materiais ferrosos, que têm a propriedade de serem atraí-dos por ímãs.

As placas magnéticas podem ter forma prismática (retangular) ecilíndrica.

placa prismática (retangular)

placa cilíndrica

Retificar superfície plana

Esta operação é feita com mais freqüência na retificadora planatangencial que possibilita fino acabamento nas superfícies de peçascomo bases, réguas etc.Como medida de segurança, o operador deve usar óculos de prote-ção e máscara contra pó, no caso de retificação a seco. Também,deve manter as mãos afastadas do rebolo em movimento para evitaracidentes.

Procedimentos

Vamos supor que você queira retificar um bloco de aço. Como pro-ceder?

Lembre-se de que, em primeiro lugar, você deve preparar a máquinaconforme foi explicado na aula anterior. Esse preparo consiste de:limpeza da máquina, balanceamento, fixação e dressagem do rebo-lo, previamente selecionado, na máquina.

Durante a dressagem ou retificação do rebolo, você deve ter o se-guinte cuidado: o fluido de corte deve cobrir sempre a área de conta-to do diamante com o rebolo.

Após a retificação do rebolo, é necessário limpar a superfície daplaca magnética com panos não felpudos, de modo a não deixarresíduos do pó abrasivo. Em seguida, coloque o bloco, suavemente,sobre a placa magnética. A superfície do bloco a ser retificada deveficar para cima.

Fixe a peça na placa magnética e aproxime o rebolo da superfície aser usinada, movimentando o cabeçote manualmente, mas semtocar a peça, conforme figura

aproximação do rebolo à peça

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A seguir, desloque a mesa manualmente até o rebolo sobrepassar apeça no seu comprimento total, numa distância aproximada de 10mm de cada lado. Após isso, aperte firmemente os limitadores eponha o rebolo em funcionamento, mantendo-se de lado para nãose acidentar.

rebolo sobrepassando os extremos

Quando o rebolo entrar em funcionamento, acione o movimento damesa de modo que o rebolo entre em contato com a parte mais altada superfície do bloco. Leve o anel graduado a zero.

Desloque a mesa na posição transversal e longitudinal até que obloco fique livre do rebolo.

Dê a profundidade de corte e regule o valor do avanço transversalda mesa por passada. Esse valor depende da largura do rebolo.

Dica tecnológicaNa prática, usa-se 1/3 da largura do rebolo para a retificação dedesbaste e 1/10 da largura do rebolo para retificação de acabamen-to.

Retifique a peça. Quando a superfície do bloco estiver com o aca-bamento desejado, desligue a máquina e retire o bloco para conferiras medidas. Mas tenha o cuidado de retirar o bloco só depois que orebolo estiver totalmente parado.

Retire o bloco sem arrastá-lo sobre a placa magnética para que asuperfície retificada e a mesa não sejam danificadas.

retirada do bloco retificado

Observação: Na retificação de peças de ferro fundido cinzentorecomenda-se operação a seco.

Retificação Cilíndrica

Retificar superfície cilíndrica

Essa operação tem a finalidade de dar fino acabamento a superfí-cies de peças cilíndricas, com exatidão de medidas.

O operador deve usar óculos de proteção e, no caso de retificar aseco, máscara contra pó. São medidas de segurança que protegemde possíveis acidentes.

As superfícies cilíndricas externas que podem ser retificadas nessetipo de máquina são ilustradas nas figuras, a seguir.

superfície cilíndrica escalonada sem canal de saída

superfície cilíndrica escalonada com canal de saída

superfície cilíndrica passante

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superfície cilíndrica com reflexos sem saída

superfície cilíndrica com rebaixos com saída

superfície cônica

Nas figuras anteriores, você deve ter observado que algumas peçasapresentam canal para saída de rebolo. Esse canal pode ter váriasformas, mas a norma DIN estabelece dois tipos básicos: E e F. Vejana tabela abaixo as dimensões desses canais.

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Quanto à fixação da peça a ser retificada na máquina, ela pode ser:

em balanço (para peças de pequeno comprimento e que não podemter furos de centro)

entre pontas com placa de arraste (para peças de grande compri-mento, ou peças com rebaixos)

Vamos supor que você queira retificar um eixo cilíndrico de aço comsuperfície cilíndrica passante. Como você já viu em aulas anteriores,o primeiro passo deve ser a seleção, balanceamento e dressagemdo rebolo.

Preparado o rebolo, você vai fixar a peça entre pontas. Para isso,monte a ponta “seca” no cabeçote porta-peças e o pino de arrastena placa lisa, conforme ilustra a figura.

Em seguida, monte o cabeçote contraponta. Na montagem do con-traponta sobre a mesa, verifique, antes, se a mesa e a base dodispositivo contraponta estão limpos. Essa limpeza é necessáriapara evitar desalinhamento da peça.

A seguir, fixe a peça entre pontas. Lubrifique com graxa os contatosdo contraponta e da ponta com a peça para evitar grimpagem.

Depois, é preciso regular o curso do deslocamento longitudinal damesa. A regulagem é feita por meio dos limitadores de curso damesa e tem a finalidade de evitar que o rebolo bata no arrastador eno contraponta.

É preciso ter cuidado para que o rebolo não ultrapasse mais de 1/3de sua largura nas extremidades da peça.

Esse procedimento pode ser seguido sem que o rebolo esteja emmovimento.

O passo seguinte consiste em regular o paralelismo da peça emrelação ao rebolo. Para isso, você deve ligar o rebolo e o cabeçoteporta-peças em movimento de rotação. Encoste o rebolo na peçacuidadosamente, zerando o anel graduado de penetração do rebolo.

Após esse passo, faça uma pequena penetração do rebolo e ligue oavanço transversal da mesa, dando tantos passes quanto foremnecessários para limpar a superfície da peça.

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Dica tecnológica

Para observar melhor o movimento de contato do rebolo com apeça, passe uma camada fina de tinta de traçagem na peça.Depois de limpar a superfície da peça (eixo), você vai medir suasduas extremidades para corrigir o paralelismo da peça.

medindo as extremidades

corrigindo o paralelismo

Após a correção do paralelismo do eixo, dê mais uma passada dorebolo no eixo, com corte de pequena profundidade. Meça o eixonovamente e verifique se o paralelismo foi corrigido. Se foi feita acorreção, usine o eixo com passes sucessivos até que fique deacordo com a dimensão desejada.Se você verificar que a correção não foi feita, faça-a novamente erepita os passes quantas vezes forem necessários.

Processos de Raspagem

O que é raspagem?

As operações de usinagem com máquinas produzem estrias ousulcos nas superfícies das peças mesmo quando aparentementeelas estão perfeitamente lisas.

Por outro lado, principalmente na fabricação de máquinas, existempeças cuja superfície deve estar livre de estrias e ter melhorada aqualidade de atrito das superfícies lubrificadas, de modo que estassejam o mais uniformes possível. É o caso das superfícies planasdas mesas de traçagem, das guias de carros de máquinas, dosbarramentos e dos mancais de deslizamento, faces de contato deacessórios de fixação como blocos prismáticos, cantoneiras e calçosespeciais.Para diminuir os defeitos resultantes da ação da ferramenta decorte, emprega-se a raspagem, também conhecida como rasque-teamento. Trata-se de um processo manual de acabamento reali-zado com o auxílio de uma ferramenta chamada de raspador, ourasquete.

Além de uma superfície perfeitamente acabada, a raspagem aumen-ta os pontos de contato entre as superfícies que são separadas porpequenos sulcos que proporcionam melhor lubrificação, uma vezque ajudam a manter uma película de óleo homogênea sobre elas.Isso diminui o desgaste e aumenta a vida útil de peças sujeitas aoatrito.

Uma das características mais importantes da raspagem é que elaretira partículas extremamente pequenas, cerca de 0,01 mm dasuperfície da peça. Isso é muito menor do que os cavacos resultan-tes de um corte com lima.

Ferramentas e materiais para raspagem

Para realizar a raspagem são necessárias ferra-mentas, instrumen-tos e materiais.

Como já vimos, a ferramenta para a raspagem chama-se raspador(ou rasquete). Os raspadores são fabricados em aço-carbono ouaço-liga extra duro e têm o formato semelhante ao de uma lima. Emsua extremidade prende-se uma pastilha de aço rápido ou de metalduro por meio de grampo ou por soldagem.

Quanto ao formato os raspadores podem ser classificados em:1. Raspador chato, que pode ou não ser curvado, e que éusado para raspar superfícies planas de mesas de máquinas-ferramenta, barramentos de tornos e desempenos a fim de removerpequenas quantidades material de superfícies que já tenham sidousinadas no formato desejado.

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2. Raspador triangular, que é usado para retirar rebarbasde furos e para a raspagem de superfícies internas de furos depequeno diâmetro.

3. Raspador de mancais, empregado na raspagem demancais, para ajustes de eixos e em superfícies côncavas em geral.

Dica tecnológicaAs arestas cortantes dos raspadores têm desgaste rápido e necessi-tam de afiações freqüentes. Essas afiações são feitas em esmeri-lhadoras. O acaba-mento das arestas de corte é feito em uma pedrade afiar. Veja ângulo de afiação na ilustração

Um equipamento pode ser usado na raspagem: é a ras-queteadeiraelétrica na qual se fixa um inserto de tungstênio. Apesar disso, araspagem continua, dependendo da habilidade manual do operador.

Além do raspador, são usados instrumentos que servem para con-trole da raspagem, ou seja servem para verificar, durante a raspa-gem, se a superfície está se tornando uniformemente plana. Elessão:

a) Desempeno

b) Réguas de controle

c) Cilindro padrão

Para que esse controle seja efetivo, é necessário usar tintas decontraste, cuja função é ajudar a localizar, sob a forma de manchas,as saliências que devem ser raspadas. Para isso, usa-se zarcão empó dissolvido em óleo, ou uma pasta de ajuste, também conhecidacomo azul da Prússia.

Etapas da raspagem

Para a execução da raspagem, é necessário seguir as seguintesetapas:1. Fixação da peça, se for necessário. Peças de grande portedevem ser colocadas em uma altura conveniente.2. Escolha do raspador de acordo com o tipo de peça a serraspada.3. Seleção do elemento de controle de acordo com o formatoda peça e tamanho da superfície.4. Desbaste para remover rebarbas e eliminar asperezasproduzidas pela ferramenta de corte.5. Localização dos pontos altos da superfície, por meio deaplicação da tinta de contraste sem excessos. Isso é feito cobrindo-se a superfície do elemento de controle com uma fina camada detinta e espalhando-a, por exemplo, com um rolinho de borracha,semelhante aos rolos de pintura, ou com uma peça plana retificadacomo um bloco.

Em seguida, fricciona-se sem pressão a superfície a serraspada contra a superfície de controle.

6. Execução da raspagem sobre as manchas surgidas duran-te a fricção das duas superfícies. O raspador deve ser manuseado aum ângulo em torno de 30º em relação à superfície.

Com o raspador, o operador realiza passadas em direções diferen-tes sucessivamente. Cada golpe do raspador corresponde a umdeslocamento sobre a superfície de 5 a 10 mm.

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No princípio, as saliências são esparsas ou isoladas. Depois devárias raspagens aparece uma nova série de manchas. Quantomaior é o número de manchas, mais perfeita vai se tornando asuperfície raspada.

Como essas saliências vão aparecendo em maior número, à medidaque diminuem em tamanho, o operador deve ter critério e práticabastante para julgar o quanto e onde deve raspar.

A raspagem é uma operação muito importante principalmente nafabricação de máquinas, na medida em que a perfeita lubrificaçãodas partes móveis depende muito da raspagem de suas guias. Porisso, é preciso que você a estude com atenção, fazendo os exercí-cios preparados especialmente para você.

Anotações:

Torno Mecânico

Torno mecânico é uma máquina-ferramenta utilizada para executaroperações de usinagem cilíndrica externa ou interna e outras operaçõesque normalmente são feitas por furadeiras, fresadoras e retificadoras,com adaptações relativamente simples.

A principal característica do torno é o movimento rotativo contínuorealizado pelo eixo-árvore, conjugado com o movimento de avançoda ferramenta de corte. As outras características importantes são odiâmetro do furo do eixo principal, a distância entre pontas e a alturada ponta, que compreende a distância ao fundo da cava, ao barra-mento e ao carro principal.

O torno básico é o torno universal; estudando seu funcionamento, épossível entender todos os outros tipos de torno, por mais sofistica-dos que sejam.Partes principais do torno

As partes principais do torno universal são: placa, cabeçote fixo,recâmbio, caixa de engrenagem, barramento, carro principal e cabe-çote móvel.

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Cabeçote fixoCabeçote fixo é um conjunto constituído de carcaça, engrenagens e eixo-árvore. O elemento principal do cabeçote é o eixo-árvore, também chama-do árvore ou eixo principal, onde está montada a placa, responsável pelomovimento de rotação da peça; o eixo-árvore é vazado de ponta a ponta,de modo a permitir a passagem de barras.

Caixa NortonTambém conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça,eixos e engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço dorecâmbio para a ferramenta.

RecâmbioO recâmbio é a parte responsável pela transmissão do movimento derotação do cabeçote fixo para a caixa Norton. É montado em umagrade e protegido por uma tampa a fim de evitar acidentes. As en-grenagens do recâmbio permitem selecionar o avanço para a ferra-menta.

BarramentoBarramento é a parte do torno que sustenta os elementos fixos e móveis dotorno. Na parte superior do barramento estão as guias prismáticas, quedevem ter um paralelismo perfeito em relação ao eixo-árvore, a fim degarantir o alinhamento da máquina.

Carro principalO carro principal é um conjunto formado por avental, mesa, carrotransversal, carro superior e porta-ferramenta.

O avanço do carro principal pode ser manual ou automático. Noavanço manual, o giro do volante movimenta uma roda dentada, queengrenada a uma cremalheira fixada no barramento, desloca o carrona direção longitudinal.

No avanço automático, a vara com uma rosca sem-fim movimenta umconjunto de engrenagens ligadas à cremalheira do barramento que, por suavez, desloca o carro.

O avental transforma os movimentos giratórios do fuso ou da vara emmovimento retilíneo longitudinal ou transversal em relação ao eixo-árvore, permitindo o avanço da ferramenta sobre a peça.

A mesa, que desliza sobre as guias prismáticas do barramento,suporta o carro transversal. Nela também estão montados o fuso e ovolante com anel graduado, que determinam o movimento do carrotransversal.

O carro transversal é responsável pelo movimento transversal daferramenta e desliza sobre a mesa por meio de movimento manualou automático.

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No movimento automático, o giro da vara movimenta a rosca sem-fimexistente no avental; o movimento é transmitido até a engrenagem doparafuso de deslocamento transversal por meio de um conjunto deengrenagens; esse conjunto de engrenagens faz girar o parafuso,deslocando a porca fixada no carro.

O movimento manual é realizado por meio do manípulo existente novolante montado na extremidade do parafuso de deslocamentotransversal. O movimento é controlado por meio de um anel gradua-do, montado no volante.

O carro superior possui uma base giratória graduada que permite otorneamento em ângulo. Nele também estão montados o fuso, ovolante com anel graduado e o porta-ferramentas ou torre.

O porta-ferramentas ou torre é o local onde são fixados os suportesde ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto.

Cabeçote móvelO cabeçote móvel é a parte do torno que se desloca sobre o barra-mento, oposta ao cabeçote fixo; a contraponta e o eixo principalestão situados na mesma altura e determinam o eixo de rotação dasuperfície torneada.

O cabeçote pode ser fixado ao longo do barramento por meio deparafusos, porcas, placas e alavanca com excêntrico.

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O cabeçote móvel tem as seguintes funções:• servir de suporte à contraponta, destinada a apoiar um dos ex-tremos da peça a tornear;

• servir para fixar o mandril de haste cônica para furar com brocano torno;

• servir de suporte direto para ferramentas de corte de haste côni-ca como brocas, alargadores e machos;

• deslocar a contraponta lateralmente para tornear peças de pe-quena conicidade.

As partes principais do cabeçote móvel são: base, corpo, mangote,trava do mangote e volante.

Base - desliza sobre o barramento e serve de apoio ao corpo.

Corpo - é onde se encontra todo o mecanismo do cabeçote móvel epode ser deslocado lateralmente, a fim de permitir o alinhamento oudesalinhamento da contraponta.

Mangote - é uma luva cilíndrica com um cone morse num lado e umaporca no outro; a ponta com o cone morse serve para prender acontraponta, a broca e o mandril; o outro lado é conjugado a umparafuso, que ao ser girado pelo volante, realiza o movimento deavanço e recúo.

Trava do mangote - serve para fixá-lo, impedindo que se movimentedurante o trabalho.

Volante - serve para fazer avançar ou recuar o mangote.

Acessórios do torno

O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar naexecução de muitas operações de torneamento.

Denominação Figura Função

Placa de 3 casta-nhas fixar peças cilíndricas

Placa de 4 casta-nhas independen-

tes

fixar peças cilíndricaspara tornear excêntricose fixar peças quadradas

Placa lisa fixar peças de formasirregulares

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Denominação Figura Função

Placa arrasta-dora

fornecer movimen-to giratório à peçafixada entre pontas

Ponta suportar a peçapor meio dos furos

de centro

Luneta fixa emóvel

servir de mancalna usinagem de

eixos longos e depequeno diâmetro

Bucha cônica

adequar o cone dahaste cônica das

brocas ou mandriscom encaixe côni-co do mangote e

eixo-árvore

Operações do tornoO torneamento é um processo de usinagem que se baseia no movi-mento da peça ao redor de seu próprio eixo, com a retirada progres-siva de cavaco. O cavaco é cortado por uma ferramenta de um sógume cortante, com dureza superior à do material a ser cortado.

O torneamento exige três movimentos relativos entre a peça e aferramenta: corte, avanço e penetração. Variando os movimentos, aposição e o formato da ferramenta, é possível realizar grande varie-dade de operações, tais como: faceamento, torneamento cilíndrico,furação, torneamento cônico, interno, externo, sangramento, corte erecartilhamento.

Torneamento cilíndrico externoO torneamento cilíndrico consiste em dar um formato cilíndrico a ummaterial em rotação submetido à ação de uma ferramenta de corte.Essa operação é uma das mais executadas no torno e tem a finalida-de de produzir eixos e buchas ou preparar material para outras ope-rações.

FaceamentoFaceamento é a operação que permite fazer no material uma super-fície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo a obter uma facede referência para as medidas que derivam dessa face. A operaçãode facear é realizada do centro para a periferia da peça. Também épossível facear partindo da periferia para o centro da peça, desdeque se use uma ferramenta adequada.

FuraçãoA furação permite abrir furos de centro em materiais que precisamser trabalhados entre duas pontas ou entre placa e ponta. Também éum passo prévio para fazer furo com broca comum.

Usa-se a furação no torno para fazer furo cilíndrico por deslocamentode uma broca montada no cabeçote. É um furo de preparação domaterial para operações posteriores de alargamento, torneamento eroscamento internos.

A furação no torno também serve para fazer uma superfície cilíndricainterna, passante ou não, pela ação da ferramenta deslocada parale-lamente ao torno. Essa operação também é conhecida por broquea-mento e permite obter furos cilíndricos com diâmetro exato em bu-chas, polias, engrenagens e outras peças.

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Torneamento cônico externoOperação muito comum, o torneamento cônico externo admite duastécnicas: com inclinação do carro superior e com desalinhamento dacontraponta.

O torneamento com inclinação do carro superior é usado para tornearpeças cônicas de pequeno comprimento. O torneamento cônico comdeslocamento do carro superior consiste em inclinar o carro superiorde modo a fazer ferramenta avançar manualmente ao longo da linhaque produz o corte no ângulo de inclinação desejado.

O torneamento com desalinhamento da contraponta é usado parapeças de grande comprimento com conicidade de até 10º, aproxima-damente. Consiste em delocar transversalmente o cabeçote móvelpor meio de parafuso de regulagem, de modo que a peça forme umângulo em relação às guias do barramento. Ao avançar paralela-mente às guias, a ferramenta corta um cone com o ângulo escolhido

Torneamento cônico internoNeste tipo de torneamento, o ângulo de deslocamento do carro supe-rior é igual ao ângulo de inclinação do cone que se pretende fabricar.A ferramenta é a mesma utilizada no broqueamento e o controlede conicidade é feito com um calibrador cônico.

Quando se constrói um cone interior para ser acoplado a um coneexterior, deve-se fabricar primeiro o cone exterior, usando-o depoiscomo calibrador para controlar a conicidade da peça com cone inter-no.A principal aplicação do torneamento cônico é na produção de pontasde tornos, buchas de redução, válvulas e pinos cônicos.

Ferramentas de Corte

As ferramentas de corte são empregadas para cortar materiais metá-licos e não metálicos por desprendimento de cavaco. São constituí-das de materiais com elevada dureza, o que lhes permite cortarmateriais de dureza inferior.

Existem dois fatores de influência nas ferramentas de corte: a durezados materiais de que são feitas e o ângulo da geometria de corte daferramenta.

Materiais das ferramentas

Normalmente os materiais das ferramentas de corte são aço carbo-no, aço rápido, metal duro e cerâmica.

Aço carbonoO aço carbono utilizado para ferramentas de corte tem teores decarbono que variam entre 0,7 e 1,5%; é utilizado em ferramentaspara usinagem manual ou em máquinas-ferramenta como, por e-xemplo, limas, talhadeiras, raspadores e serras. As ferramentas deaço carbono são utilizadas para pequenas quantidades de peças enão se prestam a altas produções; são pouco resistentes a tempera-turas de corte superiores a 250º C, daí a desvantagem de usar bai-xas velocidades de corte.

Aço rápido As ferramentas de aço rápido possuem, além do carbono,vários elementos de liga, tais como tungstênio (W), cobalto (Co),cromo (Cr), vanádio (Va), molibdênio (Mo) e boro (B), que são res-ponsáveis pelas propriedades de resistência ao desgaste e aumen-tam a resistência de corte a quente até 550º C, possibilitando maiorvelocidade de corte em relação às ferramentas de aço carbono.

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Outra vantagem das ferramentas de aço rápido é que sãoreafiáveis, além de que um grande número de arestas de corte podeser produzido numa mesma ferramenta. As ferramentas de açorápido são comercializadas em forma de bastões de perfis quadra-dos, redondos ou lâminas, conhecidos como bites.

Metal duroMetal duro ou carbeto metálico, conhecido popularmente como car-boneto metálico, compõe as ferramentas de corte mais utilizadas nausinagem dos materiais na mecânica.

O metal duro difere totalmente dos materiais fundidos, como o aço;apresenta-se em forma de pó metálico de tungstênio (W), tântalo(Ta), cobalto (Co) e titânio (Ti), misturados e compactados na formadesejada, recebendo o nome de briquete. O último estágio de fabri-cação do metal duro é a sinterização, em que os briquetes se tornamuma peça acabada de metal duro em forma de pastilha, sob umatemperatura entre 1 300 e 1 600º C.

Todo esse processo garante ao metal duro grande resistência aodesgaste, com as vantagens de alta resistência ao corte a quente,pois até uma temperatura de 800ºC a dureza mantém-se inalterada;possibilidade de velocidades de corte de 50 a 200m/min, até vintevezes superior à velocidade do aço rápido.

Devido à alta dureza, os carbetos possuem pouca tenacidade e necessi-tam de suportes robustos para evitar vibrações. As pastilhas de metalduro podem ser fixadas por soldagem, sendo afiáveis, ou mecanicamen-te, por meio de suportes especiais que permitem intercâmbio entre elas eneste caso não são reafiáveis; são apresentadas em diversas formas eclasses, adequadas a cada operação; a escolha das pastilhas é feita pormeio de consulta a tabelas específicas dos catálogos de fabricantes.

CerâmicaAs ferramentas de cerâmica são pastilhas sinterizadas, com umaquantidade aproximada de 98 a 100% de óxido de alumínio; possu-em dureza superior à do metal duro e admitem velocidade de cortecinco a dez vezes maior. São utilizadas nas operações de acaba-mento de materiais tais como ferro fundido e ligas de aço; sua arestade corte resiste ao desgaste sob temperatura de 1 200º C.

Ângulos da ferramenta de corte

O fenômeno de corte é realizado pelo ataque da cunha da ferramen-ta; o rendimento desse ataque depende dos valores dos ângulos dacunha, pois é esta que rompe as forças de coesão do material dapeça. Os ângulos e superfícies na geometria de corte das ferramen-tas são elementos fundamentais para o rendimento e a durabilidadedelas.

A denominação das superfícies da ferramenta, dos ângulos e dasarestas é normalizada pela norma brasileira NBR 6163/90.

Para a compreensão dos ângulos das ferramentas, é necessárioestabelecer um sistema de referência que facilita consultas maisrápidas a catálogos técnicos. Esse sistema de referência é constituí-do por três planos ortogonais, quer dizer, perpendiculares entre si, eque são:

• plano de referência - PR - é o plano que contém o eixo de rota-ção da peça e passa pelo ponto de referência sobre a aresta principalde corte; é um plano perpendicular à direção efetiva de corte.

• plano de corte - PC - é o plano que passa pela aresta de corte eé perpendicular ao plano de referência.

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• plano de medida - PM - é o plano perpendicular ao plano decorte e ao plano de referência; passa pelo ponto de referência sobrea aresta principal de corte.

Os ângulos da ferramenta de corte são classificados em: defolga α (alfa), de cunha β (beta), de saída γ (gama), de ponta ε (epsi-lon), de posição χ (chi) e de inclinação de aresta cortante λ (lambda).

Ângulo de folga α

É o ângulo formado entre a superfície de folga e o plano de cortemedido no plano de medida da cunha cortante; influencia na diminui-ção do atrito entre a peça e a superfície principal de folga. Paratornear materiais duros, o ângulo α deve ser pequeno; para materi-ais moles, α deve ser maior. Geralmente, nas ferramentas de açorápido α está entre 6 e 12º e em ferramentas de metal duro, α estáentre 2 e 8º .

Ângulo de cunha β

Formado pelas superfícies de folga e de saída; é medido no plano demedida da cunha cortante. Para tornear materiais moles, β = 40 a50º ; materiais tenazes, como aço, β = 55 a 75º ; materiais duros efrágeis, como ferro fundido e bronze, β = 75 a 85º.

Ângulo de saída γ

Formado pela superfície de saída da ferramenta e pelo plano dereferência medido no plano de medida; é determinado em função domaterial, uma vez que tem influência sobre a formação do cavaco esobre a força de corte. Para tornear materiais moles, γ = 15 a 40º ;materiais tenazes, γ = 14º ; materiais duros, γ = 0 a 8º . Geralmente,nas ferramentas de aço rápido, γ está entre 8 e 18º ; nas ferramentasde metal duro, entre -2 e 8º .

A soma dos ângulos α, β e γ , medidos no plano de medida, é igual a90º.α + β + γ = 90º

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Ângulo da ponta ε

É formado pela projeção das arestas lateral e principal de corte sobreo plano de referência e medido no plano de referência; é determinadoconforme o avanço. O campo de variação situa-se entre 55 e 120º e ovalor usual é 90º.

Ângulo de posição principal χ

Formado pela projeção da aresta principal de corte sobre o plano dereferência e pela direção do avanço medido no plano de referência.Direciona a saída do cavaco e influencia na força de corte. A funçãodo ângulo χ é controlar o choque de entrada da ferramenta. O campode variação deste ângulo está entre 30 e 90º ; o valor usual é 75º .

Ângulo χs - é o ângulo formado entre a projeção da aresta lateralde corte sobre o plano de referência e a direção de avanço medidono plano de referência; sua principal função é controlar o acabamen-to; no entanto, deve-se lembrar que o acabamento superficial tam-bém depende do raio da ferramenta.

A soma dos ângulos χ , ε e χs, medidos no plano de referência, éigual a 180º.χ + ε + χs = 180º

Ângulo de inclinação da aresta cortante λ

É o ângulo formado entre a aresta principal de corte e sua projeçãosobre o plano de referência medido no plano de corte. Tem por finali-dade controlar a direção do escoamento do cavaco e o consumo depotência, além de proteger a ponta da ferramenta e aumentar seutempo de vida útil; o ângulo de inclinação pode variar de -10 a + 10º

; em geral, λ = -5º .

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Ângulo λ negativo - é usado nos trabalhos de desbaste e emcortes interrompidos de peças quadradas, com rasgos ou com ressal-tos, em materiais duros, quando a ponta da ferramenta for a partemais baixa em relação à aresta de corte. Nesta situação, o cavaco seapresenta sob forma helicoidal a contínua.

Ângulo λ positivo - diz-se que λ é positivo quando a ponta daferramenta em relação à aresta de corte for a parte mais alta; é usa-do na usinagem de materiais macios, de baixa dureza. Nesta situa-ção, o cavaco se apresenta sob forma helicoidal contínua.

Ângulo λ neutro - diz-se que λ é neutro quando a ponta daferramenta está na mesma altura da aresta de corte; é usado nausinagem de materiais duros e exige menor potência do que λ positi-vo ou negativo. O cavaco se apresenta espiralado e contínuo, situa-ção em que um grande volume pode ocasionar acidentes.

Ângulos em função do materialExperimentalmente, determinaram-se os valores dos ângulos paracada tipo de material das peças; os valores de ângulo para os mate-riais mais comuns encontram-se na tabela.

Ângulos recomendados em função do material

ÂngulosMaterialα β γ

Aço 1020 até 450N/mm2

Aço 1045 420 a 700N/mm2

Aço 1060 acima de 700N/mm2

Aço ferramenta 0,9%CAço inoxFoFo brinell até 250HBFoFo maleável ferrítico brinell até 150HBFoFo maleável perflítico brinell de 160HB a240HBCobre, latão, bronze (macio)Latão e bronze (quebradiço)Bronze para buchaAlumínioDuralumínio

8886 a 88 a 1088

888810 a 128 a 10

55626872 a 7862 a 6876 a 8264 a 68

725579 a 827530 a 3535 a 45

27201414 a 1814 a 180 a 614 a 18

10270 a 3745 a 4837 a 45

Duroplástico

Celeron, baqueliteEboniteFibra

101510

80 a 907555

5025

Termoplástico

PVCAcrílicoTeflonNylon

1010812

7580 a 908275

5003

Além dos ângulos, também as pontas de corte são arredondadas emfunção do acabamento superficial da peça; o raio é medido no planode referência da ferramenta. Alguns valores, em função do materialda ferramenta, são:

aço rápido: rε = 4x s; ou rε ≥p4

;

metal duro: s < 1,0mm/r ⇒ rε = 1mm s ≥ 1,0mm/r ⇒ rε = s

onderε ⇒ raio da ponta daferramentas ⇒ avançop ⇒ profundidade mm/r ⇒ unidade deavanço

A posição da aresta principal de corte indica a direção do avanço;segundo a norma ISO 1832/85, a ferramenta pode ser direita, repre-sentada pela letra R (do inglês right ), esquerda, representada pelaletra L (do inglês left ), ou neutra, representada pela letra N.

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Ferramentas de Corte para Torno

As ferramentas de corte para torno podem ser classificadas emferramentas de desbastar, facear, sangrar, tornear interno, alisar,formar e roscar. São basicamente as mesmas, tanto para torneamen-to externo como para interno.

1. cortar2. cilindrar à direita3. sangrar4. alisar5. facear à direita

6. sangrar com grande dimensão 7. desbastar à direita 8. cilindrar e facear à esquerda 9. formar10. roscar

As ferramentas para tornear internamente podem ser de corpo único,com pastilhas soldadas ou com insertos. Podem ser utilizadas nasoperações de desbaste ou de acabamento, variando os ângulos decorte e a forma da ponta.

1. desbastar2. alisar3. sangrar

4. formar5. roscar6. tornear com haste

Ferramenta de desbastarRemove o cavaco mais grosso possível, levando-se em conta aresistência da ferramenta e a potência da máquina. O desbaste podeser feito à direita ou à esquerda, com ferramenta reta ou curva, po-dendo ser de aço rápido, carboneto metálico soldado ou intercambiá-vel.

Ferramentas para desbastar de aço rápido

Ferramentas para desbastar de carboneto metálico soldado.

Ferramentas para desbastar de carboneto metálico intercambiável.

Ferramenta de facearEmpregada para desbastar e para fazer acabamento, pode ser curvaou reta; o trabalho pode ser feito do centro para a periferia, da perife-ria para o centro, à esquerda e à direita.

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Ferramenta de sangrarA ferramenta para sangrar é o bedame, que corta o material perpen-dicularmente ao eixo de simetria da peça, no sentido de fora paradentro, formando canais. É usada na fabricação de arruelas, polias,eixos roscados e canais para alojar anéis de trava ou de vedação esaídas de ferramentas.

O bedame também pode ser usado para separar um material docorpo da peça; quando utilizado para cortar, o bedame deve ter umaligeira inclinação na aresta de corte, para evitar que a rebarba fiquepresa à peça.

A relação de medida entre a parte útil b e a aresta de corte a variaaproximadamente de 4:1 até 5:1; essa relação pode ser exemplifica-da pelo quadro, que mostra uma aresta do bedame a = 3,8mm parauma peça de aço 400N/mm2 , com diâmetro de 45mm.

Uma outra maneira de cortar com bedame é afiá-lo com um granderaio na aresta de corte, de modo a não aumentar o esforço de corte;nesta situação, o cavaco se apresenta em forma de arco, o quefacilita sua saída do canal devido a uma compressão lateral; podem-se utilizar velocidades de corte maiores porque o cavaco não atritacom as pa redes laterais da ranhura. A abundância de fluido naregião de corte é fundamental para a refrigeração da peça e da fer-ramenta, além de facilitar a expulsão do cavaco. Aplica-se esse tipode corte em bedame com até 3mm de largura.

Para a execução de canais em peças cilíndricas, como por exemplona saída de ferramentas, as dimensões e a forma das ranhuras sãopadronizadas com a finalidade de aumentar a vida útil da peça e daferramenta. As normas que padronizam a forma e as dimensões desaída para ferramentas e rebolos são a NBR 5870 e DIN 509. Asferramentas são normalmente afiadas com raios e ângulos em con-cordância.

Saída de rosca conforme a NBR 5870

Saída de rebolo conforme a DIN 509

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Ferramenta para tornear internoUtilizada para torneamento interno de superfícies cilíndricas, cônicas,faceadas ou perfiladas.

Ferramenta de formarEmpregada para tornear peças de perfil variado; usam-se ferramen-tas cujas arestas de corte têm a mesma forma do perfil que se desejadar à peça.

Ferramenta de roscarUtilizada para fazer rosca na peça; é preparada de acordo com o tipode rosca que se deseja executar.

Fixação e ajustagem da ferramenta de tornear

O posicionamento e a rigidez da fixação da ferramenta influenciam avida útil e, em conseqüência, a produtividade da ferramenta. A posi-ção influi nos ângulos α e γ, que, por sua vez, influem na formaçãodo cavaco e, conseqüentemente, na força de corte. A posição corretada porta da ferramenta deve coincidir com o centro geométrica dapeça.

As ferramentas de corte podem ser presas no torno de duas manei-ras: diretamente no porta-ferramentas do carro superior ou por meiode suporte que, por sua vez, é fixado no porta-ferramentas.

Ao fixar a ferramenta, deve-se observar se é necessário colocar umou mais calços de aço para obter a altura desejada da ferramenta.

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Os ângulos α, β e γ devem ser conservados quando se fixam ferra-mentas nos diferentes tipos de porta-ferramentas.

Para que uma ferramenta seja fixada rigidamente, é necessário quesobressaia o menos possível do porta-ferramentas, ou seja, o balan-ço b deve ser o menor possível, para evitar a flexão da ferramentaque pode provocar alterações na rugosidade e nas dimensões dapeça.

O valor do ângulo formado pela aresta de corte da ferramenta com asuperfície a cortar é variável, conforme a operação. Assim, em ope-ração de desbastar, o ângulo χ pode variar de 30º até 90º, conformematerial. Quanto maior a resistência do material, menor será o ângu-lo. Em operação de facear, o ângulo pode variar de 0 a 5º

FURADEIRA

Furadeira é uma máquina-ferramenta que permite executar opera-ções como furar, roscar com machos, rebaixar, escarear e alargarfuros. Essas operações são executadas pelo movimento de rotação eavanço das ferramentas fixadas no eixo principal da máquina.

O movimento de rotação é transmitido por um sistema de engrena-gens ou de polias, impulsionados por um motor elétrico. O avanço étransmitido por um sistema de engrenagem (pinhão e cremalheira)que pode ser manual ou automático.

Tipos de furadeiras

A escolha da furadeira está relacionada ao tipo de trabalho que serárealizado. Assim, temos:• furadeira portátil;• furadeira de bases magnética;• furadeira de coluna;• furadeira radial;• furadeira múltipla;• furadeira de fusos múltiplos.

A furadeira portátil é usada em montagens, na execução de furos defixação de pinos, cavilhas e parafusos em peças muito grandes comoturbinas e carrocerias, quando há necessidade de trabalhar no pró-prio local devido ao difícil acesso de uma furadeira maior.

Esse tipo de furadeira também é usado em serviços de manutençãopara a extração de elementos de máquinas tais como parafusos eprisioneiros. Pode ser elétrica e também pneumática.

A furadeira de coluna tem esse nome porque seu suporte principal éuma coluna na qual estão montados o sistema de transmissão demovimento, a mesa e a base. A coluna permite deslocar e girar osistema de transmissão e a mesa, segundo o tamanho das peças. Afuradeira de coluna pode ser:

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Furadeirade colunade piso

a-) de bancada (também chamada de sensitiva, porque o avanço daferramenta é dado pela força do operador) - tem motores de pequenapotência e é empregada para fazer furos de até 15 mm de diâmetro.A transmissão do movimento é feita por meio de sistema de polias ecorreias.

Alavancade avançomanual

Furadeirade colunade bancada

b) de piso - geralmente usada para a furação de peças grandes comdiâmetros maiores do que os das furadeiras de bancada. Possui umamesa giratória que permite maior aproveitamento em peças comformatos irregulares. Apresenta, também, mecanismo para avançoautomático do eixo árvore. Normalmente a transmissão de movimen-to é feita por engrenagens.

A furadeira radial é empregada para abrir furos em peças pesadasvolumosas e difíceis de alinhar. Possui um potente braço horizontalque pode ser abaixado e levantado e é capaz de girar em torno dacoluna. Esse braço, por sua vez, contém o eixo porta-ferramenta quetambém pode ser deslocado horizontalmente ao longo do braço. Issopermite furar em várias posições sem mover a peça. O avanço daferramenta também é automático.

A furadeira múltipla possui vários fusos alinhados para executaroperações sucessivas ou simultâneas em uma única peça ou emdiversas peças ao mesmo tempo. É usada em operações seriadasnas quais é preciso fazer furos de diversas medidas.

A furadeira de fusos múltiplos é aquela na qual os fusos trabalhamjuntos, em feixes. Cada um dos fusos pode ter uma ferramenta dife-rente de modo que é possível fazer furos diferentes ao mesmo tempona mesma peça. Em alguns modelos, a mesa gira sobre seu eixocentral. É usada em usinagem de uma só peça com vários furos,como blocos de motores, por exemplo, e produzida em grandesquantidade de peças seriadas.

Partes da furadeira de colunaAs principais partes de uma furadeira de coluna são: motor, cabeçotemotriz, coluna, árvore ou eixo principal, mesa porta-peças e base.

O motor fornece energia que impulsiona o sistema de engrenagens ou depolias.

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O cabeçote motriz é a parte da máquina na qual se localiza o sistemade engrenagens ou polias e a árvore (ou eixo principal). O sistema deengrenagens ou polias é responsável pela transformação e seleçãode rotações transmitidos à árvore ou eixo principal.

A árvore (ou eixo principal), montada na cabeça motriz, é o elementoresponsável pela fixação da ferramenta diretamente em seu eixo oupor meio de um acessório chamado de mandril. É essa árvore quetransmite o movimento transformado pelo sistema de engrenagensou polias à ferramenta e permite que esta execute a operação dese-jada.

A coluna é o suporte da cabeça motriz. Dispõe de guias verticaissobre as quais deslizam a cabeça motriz e a mesa porta-peça.

A mesa porta-peça é a parte da máquina onde a peça é fixada. Elapode ter movimentos verticais, giratórios e de inclinação.

A base é o plano de apoio da máquina para a fixação no piso ou nabancada. Pode ser utilizada como mesa porta-peça quando a peça éde grandes dimensões.

O movimento de avanço de uma broca ou de qualquer outra ferra-menta fixada no eixo principal da furadeira de coluna pode ser execu-tado manual ou automaticamente.

As furadeiras com avanço manual são as mais comuns. Nessasfuradeiras, o avanço é controlado pelo operador, quando se executatrabalhos que não exigem grande precisão.

As furadeiras de coluna de piso, radiais, múltiplas e de fusos múlti-plos têm avanço automático. Isso permite a execução de furos commelhor acabamento. Elas são usadas principalmente na fabricaçãode motores e máquinas.

Manuseio da furadeira

Para obter um bom resultado nas operações com a furadeira, aferramenta deve estar firmemente presa à máquina a fim de que gireperfeitamente centralizada. A peça, por sua vez, deve estar igual-mente presa com firmeza à mesa da máquina.

Se o furo a ser executado for muito grande, deve-se fazer uma préfuração com brocas menores.

Uma broca de haste cônica não deve jamais ser presa a um mandrilque é indicado para ferramentas de haste cilíndrica paralela.

Para retirar a ferramenta deve-se usar unicamente a ferramentaadequada.

BROCAS

A broca é uma ferramenta de corte geralmente de forma cilíndrica,fabricada com aço rápido, aço carbono, ou com aço carbono componta de metal duro soldada ou fixada mecanicamente, destinada àexecução de furos cilíndricos.

Essa ferramenta pode ser fixada em máquinas como torno, fresado-ra, furadeira, mandriladora.

Nos tornos, as brocas são estacionárias, ou seja, o movimento decorte é promovido pela peça em rotação. Já nas fresadoras, furadei-ras e nas mandriladoras, o movimento de corte é feito pela broca emrotação.

A broca do tipo helicoidal de aço rápido é a mais usada em mecâni-ca. Por isso, é preciso conhecer suas características de construçãoe nomenclatura.

As brocas são construídas conforme a norma NBR 6176. A nomen-clatura de suas partes componentes e seus correspondentes emtermos usuais em mecânica estão apresentados a seguir.

Broca helicoidal com haste cilíndrica

Broca helicoidal com haste cônica

σ = ângulo de ponta ψ = ângulo da aresta transversal

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NomenclaturaNBR 6176

Termosusuais

NomenclaturaNBR 6176

Termosusuais

1 comprimentoda ponta2 comprimentoutilizável3 comprimentodo canal4 comprimentoda haste5 comprimentodo rebaixo6 comprimentototal7 superfícieprincipal de folga8 ponta de corte9 largura l daguia10 aresta lateral11 aresta princi-pal de corte

--- comprimentode corte------ comprimentodo pescoço--- superfíciedetalonada---largura dofilete cilíndri-co------

12 superfície desaída13 largura dasuperfície lateral de folga14 comprimentoda superfície l a te ral defolga15 guia16 aresta trans-versal17 diâmetro dabroca18 quina19 canal20 espessura kdo núcleo21 superfícielateral de folga

--- largura dorebaixo

diâmetrodo rebaixo

filetecilíndrico centromorto--------- a lma naponta rebaixo

Fonte: Manual Técnico SKF Ferramentas S/A, 1987, p. 7.

Para fins de fixação e afiação, a broca é dividida em três partes:haste, corpo e ponta.

A haste é a parte que fica presa à máquina. Ela pode ser cilíndricaou cônica, dependendo de seu diâmetro.

O corpo é a parte que serve de guia e corresponde ao comprimentoútil da ferramenta. Quando se trata de broca helicoidal, o corpo temdois canais em forma de hélice espiralada. No caso de broca canhão,ele é formado por uma aresta plana.

A ponta é a extremidade cortante que recebe a afiação. Forma umângulo de ponta (σ) que varia de acordo com o material a ser furado.

A broca corta com as suas duas arestas cortantes como um sistemade duas ferramentas. Isso permite formar dois cavacos simétricos.

Além de permitir a saída do cavaco, os canais helicoidais permitem aentrada do líquido de refrigeração e lubrificação na zona de corte.

As guias que limitam os canais helicoidais guiam a broca no furo.Elas são cilíndricas e suficientemente finas para reduzir o atrito nasparedes do orifício. As bordas das guias constituem as arestas late-rais da broca.

A aresta principal de corte é constituída pela superfície de saída dabroca e a superfície de folga.

Características das brocasA broca é caracterizada pelas dimensões, pelo material com o qual éfabricada e pelos seguintes ângulos:a) ângulo de hélice (indicado pela letra grega γ, lê-se gama)

auxilia no desprendimento do cavaco e no controle do acabamen-to e da profundidade do furo. Deve ser determinado de acordocom o material a ser furado: para material mais duro, ângulomais fechado; para material mais macio, ângulo mais aberto. Éformado pelo eixo de simetriada broca e a linha de inclinação dahélice. Conforme o ângulo γ a broca e classifica em N, H, W.

Ângulo da broca

Classifi-cação

quanto aoângulo de

hélice

Ângu-lo daponta

(σ)

Aplicação

Tipo H -paramateriaisduros,tenazese/ou queproduzemcavacocurto(descontí-nuo).

80°

118°

140°

Materiaisprensados,ebonite, nái-lon, PVC,mármore,granito.Ferro fundidoduro, latão,bronze, cele-ron, baquelite.

Aço de altaliga.

Tipo N -paramateriaisde tenaci-dade edurezanormais.

130°

118°

Aço alto car-bono.

Aço macio,ferro fundido,aço-liga.

Tipo W -paramateriaismaciose/ou queproduzemcavacolongo.

130° Alumínio,zinco, cobre,madeira,plástico.

b) ângulo lateral de folga (representado pela letra grega α, lê-sealfa) tem a função de reduzir o atrito entre a broca e a peça. Is-so facilita a penetração da broca no material. Sua medida variaentre 6 e 27º, de acordo com o diâmetro da broca. Ele tambémdeve ser determinado de acordo com o material a ser furado:quanto mais duro é o material, menor é o ângulo de folga.

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c) ângulo de ponta (representado pela letra grega σ, lê-se sigma) corresponde ao ângulo formado pelas arestas cortantes da broca.Também é determinado pela resistência do material a ser furado.

É muito importante que as arestas cortantes tenham o mesmo com-primento e formem ângulos iguais em relação ao eixo da broca (A =A').

Existem verificadores específicos para verificar o ângulo ε da broca.

Modificações para aplicações específicasQuando uma broca comum não proporciona um rendimento satisfatórioem um trabalho específico e a quantidade de furos não justifica a comprade uma broca especial, pode-se fazer algumas modificações nas brocasdo tipo N e obter os mesmos resultados.

Pode-se, por exemplo, modificar o ângulo da ponta, tornando-o maisobtuso. Isso proporciona bons resultados na furação de materiaisduros, como aços de alto carbono.

Para a usinagem de chapas finas são freqüentes duas dificuldades: aprimeira é que os furos obtidos não são redondos, às vezes adquirin-do a forma triangular; a segunda é que a parte final do furo na chapaapresenta-se com muitas rebarbas.

A forma de evitar esses problemas é afiar a broca de modo que oângulo de ponta fique mais obtuso e reduzir a aresta transversal decorte.

Para a usinagem de ferro fundido, primeiramente afia-se a broca comum ângulo normal de 118º. Posteriormente, a parte externa da arestaprincipal de corte, medindo 1/3 do comprimento total dessa aresta, éafiada com 90º.

Para a usinagem de cobre e suas ligas, como o latão, o ângulo lateralde saída (ângulo de hélice) da broca deve ser ligeiramente alteradopara se obter um ângulo de corte de 5 a 10º, que ajuda a quebrar ocavaco. Essa alteração deve ser feita nas arestas principais de corteem aproximadamente 70% de seu comprimento.

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A tabela a seguir mostra algumas afiações especiais, conforme nor-ma NBR 6176.

Afiações especiais Tipo de afiação Aplicações

Formato ARedução daaresta transversal

Para aços até 900N/mm2

Formato BRedução daaresta transversalcom correção daaresta principalde corte

Aço com mais de900 N/mm2

Aço para molasAço ao manganêsFerro fundido

Formato CAfiação em cruz

Aço com mais de900 N/mm2

Formato DAfiação com coneduplo Ferro fundido

Formato EPonta para cen-trar

Ligas de alumínio,cobre e zincoChapa finaPapel

Brocas especiaisAlém da broca helicoidal existem outros tipos de brocas para usina-gens especiais. Elas são por exemplo:a) broca de centrar é usada para abrir um furo inicial que servirá

como guia no local do furo que será feito pela broca helicoidal.Além de furar, esta broca produz simultaneamente chanfros ouraios. Ela permite a execução de furos de centro nas peças quevão ser torneadas, fresadas ou retificadas. Esses furos permitemque a peça seja fixada por dispositivos entre pontas e tenha mo-vimento giratório.

Forma A Forma B Forma R

b) broca escalonada simples e múltipla serve para executarfuros e rebaixos em uma única operação. É empregada em gran-de produção industrial.

c) broca canhão tem uma única aresta cortante. É indicada paratrabalhos especiais como furos profundos, garantindo sua retitu-de, onde não há possibilidade de usar brocas helicoidais.

d) broca com furo para fluido de corte – é usada em produçãocontínua e em alta velocidade, principalmente em furos profun-dos. O fluido de corte é injetado sob alta pressão. No caso de fer-ro fundido, a refrigeração é feita por meio de injeção de ar com-primido que também ajuda a expelir os cavacos.

e) broca com pastilha de metal duro para metais é utilizada nafuração de aços com resistência à tração de 750 a 1400 N/mm2

e aços fundidos com resistência de 700 N/mm2. è empregadatambém na furação de peças fundidas de ferro, alumínio, latão.

f) broca com pastilha de metal duro para concreto tem canaisprojetados para facilitar o transporte do pó, evitando o risco deobstrução ou aquecimento da broca. Diferencia-se da broca compastilha de metal duro para metais pela posição e afiação da pas-tilha, e pelo corpo que não apresenta guias cilíndricas.

g) broca para furação curta é utilizada em máquinas-ferramentaCNC, na furação curta de profundidade de até 4 vezes o diâmetroda broca. É provida de pastilhas intercambiáveis de metal duro.Possui, em seu corpo, furos para a lubrificação forçada. Com ela,é possível obter furos de até 58 mm sem necessidade de pré-furação.

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h) broca trepanadora é uma broca de tubo aberto com pastilhas demetal duro intercambiáveis. É utilizada na execução de furospassantes de grande diâmetro. O uso dessa broca diminui a pro-dução do cavaco porque boa parte do núcleo do furo é aproveita-da para a confecção de outras peças.

Existe uma variedade muito grande de brocas que se diferenciampelo formato e aplicação. Os catálogos de fabricantes são fontesideais de informações detalhadas e atualizadas sobre as brocas, ouquaisquer outras ferramentas.

FRESADORAS

A fresagem é uma operação de usinagem na qual o material é remo-vido por meio de uma ferramenta giratória chamada de fresa e queapresenta múltiplas arestas cortantes. Cada aresta remove umapequena quantidade de material a cada volta do eixo no qual a fer-ramenta é fixada.

A máquina que realiza essa operação chama-se fresadora.

FresadoraA fresadora é uma máquina-ferramenta de movimento contínuo querealiza a usinagem de materiais por meio de uma ferramenta de cortechamada de fresa.

A fresadora permite realizar operações de fresagem de superfíciesplanas, côncavas, convexas e combinadas.

A fresadora é constituída das seguintes partes principais: corpo, eixoprincipal, mesa, carro transversal, suporte da mesa, caixa de veloci-dade do eixo principal, caixa de velocidade de avanço, torpedo.

O corpo é uma espécie de carcaça de ferro fundido, de base reforça-da e geralmente de formato retangular na qual a máquina fica apoia-da. Ele sustenta os demais órgãos da fresadora.

A mesa serve de apoio para as peças que vão ser usinadas e quepodem ser montadas diretamente sobre elas, ou por meio de acessó-rios de fixação. Assim, a mesa é dotada de ranhuras que permitemalojar os elementos de fixação.

O carro transversal é uma estrutura de ferro fundido de formatoretangular sobre a qual desliza e gira a mesa em plano horizontal.

Na base inferior, o carro transversal está acoplado ao suporte damesa por meio de guias. Com o auxílio de porca e fuso, ele deslizasobre o suporte e esse movimento pode ser realizado manual ouautomaticamente por meio da caixa de avanços. Ele pode ser imobi-lizado por meio de um dispositivo adequado.

O suporte da mesa serve de base de apoio para a mesa e seusmecanismos de acionamento. É uma peça de ferro fundido quedesliza verticalmente no corpo da máquina por meio de guias, eacionada por um parafuso e uma porca fixa. Quando necessário,pode ser imobilizado por meio de dispositivos de fixação.

A caixa de velocidade do eixo principal é formada por uma série deengrenagens que podem ser acopladas com diferentes relações detransmissão, fornecendo ao eixo principal grande variedade de rota-ções de trabalho. Está alojada na parte superior do corpo da máqui-na. Seu acionamento é independente do da caixa de avanços. Issopermite determinar as melhores condições de corte.

A caixa de velocidade de avanço possui uma série de engrenagensmontadas na parte central do corpo da fresadora. Em geral, recebe omovimento diretamente do acionamento principal da máquina. Asdiversas velocidades de avanço são obtidas por meio do acoplamen-to de engrenagens que deslizam axialmente. Em algumas fresado-ras, a caixa de velocidade de avanço está colocada no suporte damesa com um motor especial e independente do acionamento princi-pal da máquina.

O acoplamento com o fuso da mesa ou do suporte da mesa é feitopor meio de um eixo extensível com articulação tipo cardan .

Características da fresadoraPara a usinagem de materiais na fresadora, utiliza-se a fresa, umaferramenta de corte de múltiplas arestas que é montada no eixoporta-fresas.

Isso permite que a fresadora realize uma grande variedade de traba-lhos em superfícies situadas em planos paralelos, perpendiculares ouformando ângulos diversos. Permite também, construir ranhurascirculares e elípticas, além de fresar formatos esféricos, côncavos econvexos, com rapidez e exatidão de medidas.

36

FuncionamentoNa fresadora, distinguem-se dois movimentos essenciais.1. o movimento de corte (da ferramenta de rotação contínua);2. o movimento de avanço da peça, que é fixada a uma mesa que

se movimenta segundo três eixos ortogonais, ou é dotada de mo-vimento giratório por meio de fixação em placas giratórias da me-sa divisora e divisores.

O acionamento principal da máquina é produzido por um motor aloja-do na parte posterior do corpo da máquina. Esse motor transmite omovimento para o eixo principal por meio do sistema de engrenagensda caixa de velocidades.

O movimento de avanço automático é produzido pela caixa de avan-ços, através de um eixo cardan que se articula com um mecanismo-sistema de coroa e parafuso sem fim.

O deslocamento vertical do suporte da mesa, o transversal do carro eo longitudinal da mesa podem ser realizados manualmente por meiode manivelas acopladas a mecanismos de porca e fuso.

O eixo principal é prolongado com o auxílio do eixo porta-fresas noqual as ferramentas são montadas. Quando o eixo porta-fresas élongo, fica apoiado em mancais montados no torpedo da máquina.

Condições de usoPara que o rendimento do trabalho seja o melhor possível, a fresado-ra deve ser mantida em bom estado de conservação.

Isso é conseguido observando-se as orientações do manual do fabri-cante principalmente no que se refere à limpeza, à lubrificação ade-quada nas superfícies de rotação e deslizamento; não submetendo amáquina a esforços superiores a sua capacidade, e também tendocuidado na montagem dos mecanismos, mantendo-os sempre bemacoplados.

Tipos de fresadorasAs máquinas fresadoras são geralmente classificadas de acordo coma posição do eixo-árvore em relação à mesa de trabalho e de acordocom o tipo de trabalho que realizam. Assim, de acordo com a posiçãodo eixo-árvore, elas podem ser:• horizontal;• vertical;• mista.

De acordo com o trabalho que realizam, elas podem ser:• copiadora;• geradora de engrenagens;• pantográfica;• universal.

A fresadora é horizontal quando seu eixo-árvore é paralelo à mesada máquina.

Se o eixo-árvore é perpendicular à mesa da máquina, a fresadora évertical.

A Fresadora copiadora trabalha com uma mesa e dois cabeçotes: ocabeçote apalpador e o de usinagem. Essa fresadora realiza o traba-lho de usinagem a partir da cópia de um modelo dado.

A fresadora geradora de engrenagens permite a usinagem em altaprodução de engrenagens. Os processos de geração de engrena-gens por meio desse tipo de máquina-ferramenta são de três tiposcondicionados ao tipo da máquina. Eles são:• Processo Renânia, no qual o movimento giratório sincronizadoentre a ferramenta (denominada de caracol ) e a peça possibilitamaior produção com perfil exato da evolvente;• Processo Fellows e Maag, nos quais o movimento principal decorte da ferramenta é linear (parecido com o da plaina vertical) e omovimento da peça é giratório. Nesses processos, a produção émenor, mas possibilita a usinagem de engrenagens escalonadas einternas.

A fresadora pantográfica também permite a usinagem a partir dacópia de um modelo. A diferença nesse tipo de fresadora está no fatode que a transmissão do movimento é coordenada manualmentepelo operador. Isso permite trabalhar detalhes como canais e peque-nos raios, mais difíceis de serem obtidos em uma fresadora copiado-ra.

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Esse tipo de fresadora pode ser de dois tipos: bidimensional e tridi-mensional.

Fresadora Universal

Além das características comuns a todas as fresadoras, a fresadorauniversal apresenta dois eixos-árvore: um horizontal e outro vertical.

O eixo horizontal está localizado no corpo da máquina.

O eixo vertical situa-se no cabeçote localizado na parte superior damáquina.

Alguns desses cabeçotes têm dupla articulação. Isso permite a incli-nação do eixo porta-fresa no ângulo desejado em relação à superfí-cie da mesa.

Desse modo, a fresa pode ocupar qualquer posição no espaço etrabalhar em qualquer ângulo, produzindo peças de perfis e formatosvariados, mediante o emprego da fresa adequada.

A mesa da fresadora universal é montada sobre uma base que per-mite girá-la no plano horizontal até um ângulo de inclinação de 45o

nos dois sentidos.

A essa mesa pode ser adaptado um aparelho divisor universal quepermite a fresagem de engrenagens cilíndricas ou cônicas de dentesretos ou helicoidais.

A fresadora universal apresenta também:• dispositivo para aplainamento vertical, com movimento retilíneoalternativo;• dispositivo para fresar cremalheiras;• mesa divisora (platô giratório) a 360o para fresagens especiais.

FRESAS

Na fresagem, usa-se uma ferramenta multicortante chamada de fresaque retira cavacos por meio de movimentos circulares enquanto apeça se desloca com movimentos retilíneos.

38

Para cortar o material, os dentes da fresa têm forma de cunha queapresentam os seguintes ângulos:• ângulo de saída ⇒ γ• ângulo de cunha ⇒ β• ângulo de folga ⇒ α

O ângulo de cunha (β) é aquele que dá à ferramenta maior ou menorresistência à quebra. Isso significa que, quanto maior é o ângulo decunha mais resistente é a fresa.

De acordo com o ângulo de cunha (β), as fresas são classificadas emW, N e H.

A escolha do ângulo adequado está relacionada com o material e otipo de peça a ser usinada. Assim, para materiais não-ferrosos debaixa dureza, como o alumínio, o bronze, o plástico, etc., as fresasdo tipo W são empregadas por terem um ângulo de cunha menor (β=57o).

Para a fresagem de materiais de dureza média, como aço até 700N/mm2, empregam-se as fresas do tipo N, que têm um ângulo decunha de valor médio (β=73o).

Finalmente, para fresar materiais duros e quebradiços e aços commais de 700 N/mm2 , emprega-se a fresa do tipo H, que têm umângulo β = 81o.

Quanto à disposição dos dentes na ferramenta, estes podem estarparalelos ao eixo da fresa ou possuir formato helicoidal.

As fresas de dentes retos apresentam um rendimento de corte redu-zido devido à dificuldade de liberação do cavaco.

As fresas de dentes helicoidais eliminam os cavacos lateralmente etrabalham mais suavemente, já que quando um dente está saindo domaterial o outro está começando a cortar. Nas fresas helicoidais osdentes podem cortar à direita ou à esquerda.

Tipos de fresas

Existem muitos tipos de fresas classificadas de acordo com critérioscomo operações que realizam, formato e disposição dos dentes.Assim, temos:

Fresas planas: são fresas usadas na usinagem de superfíciesplanas, na abertura de rasgos e canais. As ilustrações a seguir mos-tram fresas planas.

• Fresa cilíndrica tangencial

• Fresa de topo para mandril com chaveta transversal e longitudi-nal

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• Fresa circular de corte de três lados e dentes retos

• Fresa circular de corte de três lados e dentes alternados

Fresas para rasgos: são fresas usadas na abertura de rasgosde chaveta, ranhuras retas ou em perfil em T, como as das mesas demáquinas-ferramenta (fresadoras, furadeiras, plainas).

• Fresa de topo de haste reta

• Fresa de topo de haste cônica

• Fresa para ranhura em T ou Woodruff de haste reta

• Fresa para ranhura em T ou Woodruff de haste cônica

Fresas angulares: são fresas usadas na usinagem de perfisem ângulo, como encaixes do tipo rabo-de-andorinha.

• Fresa angular para rasgos retos

• Fresa de ângulo duplo

Fresas de perfil constante: são fresas usadas para abrircanais, superfícies côncavas e convexas e gerar dentes de engrena-gens.

Fresa de perfil constante para rasgos e canais

• Fresa angular com haste cilíndrica

• Fresa de perfil constante para rasgos e canais

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• Fresa de perfil constante semi-circular convexa

• Fresa de perfil constante semi-circular côncava

• Fresa módulo

• Fresa caracol

Fresas de dentes postiços (ou cabeçote para fresar): possu-em dentes postiços de metal duro.

As pastilhas de metal duro possuem um formato geométrico queproporciona a troca das arestas de corte numa mesma pastilha. Issopossibilita o aumento da produtividade devido à diminuição de paradade máquina para afiações. Os cabeçotes para fresar são dotados dedispositivos para a fixação rápida da pastilha que pode ser por mo-las, grampos, parafusos e pinos ou garras. Na primeira montagemdas pastilhas, estas devem ser calibradas para que um bom acaba-mento seja obtido.

Trem de fresagemPara a execução de fresagem de peças com perfis diferentes, pode-se montar um trem de fresagem, se uma máquina com potênciasuficiente está disponível.

A montagem de um trem de fresagem traz uma grande economia detempo, já que várias operações podem ser executadas ao mesmotempo.

As fresas que compõem um trem de fresagem devem ser afiadas emconjunto a fim de manter as relações das dimensões entre os perfis.

Fixação da fresaA fresa deve trabalhar concentricamente em relação ao eixo-árvoreda máquina-ferramenta. Quando isso não acontece, as navalhas oudentes mais salientes da fresa sofrem um desgaste prematuro e umesforço demasiado que ocasiona ondulações na superfície da peçae, conseqüentemente, diminuição da produtividade.

A fixação da fresa é feita por meio de mandris e porta-fresas ade-quadas. Os modos de fixação das fresas também determina suasvariadas denominações, ou seja:

• Fresa de topo com haste paralela, fixada por mandril por-ta-pinça

• Fresa de topo com haste cônica; fixada diretamente noeixo árvore com auxílio de mandril cônico com tirante.

• Fresa de topo tipo Chipmaster, com haste cilíndrica erosca externa fixado por mandril Clarkson

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• Fresa cilíndrica tangencial e fresa circular com chavetalongitudinal, fixado em eixos porta fresa haste longa.

• Fresa cilíndrica frontal e cabeçote para fresa com chave-ta transversal.

Velocidade de Corte

Para que haja corte de um determinado material por meio de umaferramenta, é necessário que o material ou a ferramenta se movi-mente um em relação ao outro.

O modo para determinar ou comparar a rapidez desse movimento é avelocidade de corte, representada pelo símbolo Vc.

Velocidade de corte é, pois, o espaço percorrido pela ferramenta oupeça em uma unidade de tempo.

A Vc pode variar de acordo com o tipo e a dureza da ferramenta etambém com a resistência à tração do material a ser usinado.

Matematicamente a velocidade de corte é representada pela fórmula:

teVc =

Nessa fórmula, Vc é a velocidade de corte, e é o espaço percorridopela ferramenta e t é o tempo gasto.

A velocidade de corte é, geralmente, indicada para uso nas máqui-nas-ferramenta e se refere à quantidade de metros dentro da unidadede tempo (minuto ou segundo): 25 m/min (vinte e cinco metros porminuto) e 40 m/s (quarenta metros por segundo), por exemplo.

Em algumas máquinas-ferramenta onde o movimento de corte érotativo, por exemplo o torno, a fresadora e a furadeira, a peça ou aferramenta é submetida a um movimento circular. Por isso, a veloci-dade de corte é representada pelo perímetro do material ou da fer-ramenta (πd), multiplicado pelo número de rotações (n) por minutoem que o material ou ferramenta está girando.

Matematicamente, pode-se dizer que, em uma rotação:

Vc dt

=π

Em rotações:

Vc dnt

=π

Nessa fórmula, π é igual a 3,14 (valor constante), d é o diâmetro dapeça ou da ferramenta e n é o número de rotações por minuto.

Como o número de rotações é determinado a cada minuto, a Vc pode

ser representada: Vc dnmin

=π

1ou Vc = πdn.

O diâmetro da peça é dado, geralmente, em milímetros. Assim, paraobter a velocidade teórica em metros por minuto, é necessário con-verter a medida do diâmetro em metros:

Vc dn=

π1000 ou Vc dn

= m minπ1000

( / )

Observação: 1m = 1000mm

Nas máquinas-ferramentas onde o movimento de corte é linear, porexemplo, na plaina, brochadeira e serra alternativa a peça ou aferramenta são submetidas a um movimento. Nessas máquinas avelocidade é variável de zero até um valor máximo, porque a peçaou a ferramenta pára nas extremidades do curso e vai aumentando avelocidade até chegar ao seu valor máximo.

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A velocidade de corte é representada pelo dobro do curso (c) percor-rido pela peça ou a ferramenta multiplicado pelo número de golpes(n) realizados no espaço de tempo de um minuto.

Matematicamente, isso significa que:

• em um golpe, Vc ct

=2

• em golpes em um minuto, Vc cmin

=2

1

• em golpes por minuto, Vc cnmin

=2

1, ou seja, Vc cn= 2

O comprimento do curso é, geralmente, apresentado em milímetros.Para obter a velocidade em metros por minuto, deve-se converter amedida do curso em metros. Matematicamente:

Vc cn= m min2

1000( / )

Observação No cálculo da velocidade de corte para máquinas-ferramenta,como as plainas, o valor de c (curso) é determinado pela soma docomprimento da peça mais 30 mm, que é a folga necessária para aferramenta entrar e sair da peça.

Velocidade de corte para retificação

Retificação é a operação de usinagem por abrasão na qual se usauma ferramenta multicortante denominada rebolo. Ela tem por finali-dade corrigir irregularidades na superfície da peça de modo que elaapresente medidas mais exatas.

Na retificação, a fim de obter o melhor resultado na operação, deve-se considerar a velocidade do rebolo. Assim, os rebolos não devemultrapassar a velocidade periférica máxima indicada pois, com oaumento da velocidade, ocorre um aumento da força centrífuga quepode romper o rebolo.

A velocidade máxima é determinada em função do tipo de aglutinantedo rebolo e do tipo de trabalho a ser realizado.

A tabela a seguir mostra as velocidades máximas recomendadaspara cada tipo de aglutinante.

Aglutinante Velocidade periférica máximavitrificado 35 m/sborracha 35 m/smineral 16 m/s

resina sintética 45 m/s

Em função do tipo de retificação as velocidades recomendadas sãomostradas na tabela a seguir.

Tipos de retificação Velocidade periférica (m/s)*retificação cilíndrica 25/30retificação interna 15/20retificação plana 20/25

retificação da ferramenta 18/20corte 80

* Para ferro fundido cinzento, valem os valores menores.Para aço, os valores maiores.

É importante observar que na retificação as velocidades de corte sãoapresentadas em metros por segundo (m/s), devido as velocidadesserem muito elevadas quando comparadas com as velocidades decorte da usinagem de ferramentas clássicas (ferramenta de aço-rápido e metal duro).

Exemplo:Para um rebolo vitrificado cuja a velocidade periférica normal é daordem de 30/35 m/s a velocidade do grão seria de 1.800 / 2.100m/min, enquanto uma fresa costuma trabalhar a 90 m/min.

A velocidade de corte é um dado muito importante para a operaçãodas máquinas-ferramenta porque é ela que determina o desempenhoda máquina e a durabilidade da ferramenta. Na maioria dos casos,ela não precisa ser calculada porque é um valor de tabela facilmenteencontrável em catálogos, manuais e outras publicações técnicas,elaboradas depois de numerosas experiências, baseadas em avan-ços pré-estabelecidos.

Porém, a maioria das máquinas apresenta caixa de velocidades emrotações por minuto. Por isso, exige-se que o operador determineesse valor, por meio de cálculos ou nomogramas a fim de regular amáquina. Isso significa que, na maioria das vezes, os cálculo que ooperador deve fazer são para determinar a quantidade de rotaçõesou de golpes por minutos.

As tabelas a seguir indicam valores de velocidade de corte de acordocom as operações de usinagem e os materiais a serem empregados.

Ver tabela de velocidade de Corte em Anexo

Para que uma ferramenta corte um material, é necessário que um semovimente em relação ao outro a uma velocidade adequada.

Na indústria mecânica, as fresadoras, os tornos, as furadeiras, asretificadoras e as plainas são máquinas operatrizes que produzempeças por meio de corte do material. Esse processo se chama usina-gem.

Para que a usinagem seja realizada com máquina de movimentocircular, é necessário calcular o número de rotações por minuto dapeça ou da ferramenta que está realizando o trabalho.

Quando se trata de plainas, o movimento é linear alternado e é ne-cessário calcular a quantidade de golpes por minuto.

Esse tipo de cálculo é constantemente solicitado ao profissional daárea de mecânica.

As unidades de rotações e de golpes por minuto são baseados noSistema Internacional (SI), expressas em 1/min ou min-1, isto é, onúmero de rotações ou de golpes por um minuto. As antigas abrevia-ções r.p.m. (rotações por minuto) e g.p.m. (golpes por minuto), estãoem desuso, porque não caracterizam uma unidade. Assim,

1600

rpm = 1/minrpm = 600/min

150

gpm = 1/mingpm = 50/min

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Velocidade de cortePara calcular o número de rotações por minuto, seja da peça notorno, seja da fresa ou da broca, usa-se um dado chamado de velo-cidade de corte.

A velocidade de corte é o espaço que a ferramenta percorre, cortan-do um material, dentro de um determinado período de tempo.

A velocidade de corte depende de uma série de fatores como:• tipo de material da ferramenta;• tipo de material da peça a ser usinada;• tipo de operação a ser realizada;• condições da refrigeração;• condições da máquina etc.

A velocidade de corte, é fornecida por tabelas baseadas em experi-ências práticas que compatibilizam o tipo de operação com o tipo dematerial da ferramenta e o tipo de material a ser usinado.

Cálculo de rotações por minuto para torneamento

Para calcular a rotação (nr) em função da velocidade de corte, usa-sea seguinte fórmula:

[1 min]d

1000Vcn =r /⋅

⋅π

ou [min-1]

Nesta fórmula, nr é o número de rotações; Vc é a velocidade decorte; d é o diâmetro do material e π é 3,1416 (constante).

Como o diâmetro das peças é dado em milímetros e a velocidade decorte é dada em metros por minuto, é necessário converter milíme-tros em metros. Por isso, o fator 1000 é usado na fórmula de cálculo.

Observando a fórmula, é possível perceber que os valores 1000 e3,1416 são constantes. Dividindo-se esses valores, temos:

n = Vc 1000d

Vc 1000d 3,1416

318,3 Vcdr

⋅⋅

=⋅

⋅= ⋅

≅ ⋅

π

n 318 Vcdr

A aproximação neste caso é necessária para facilitar os cálculos e sejustifica porque a velocidade de corte é baseada em experiênciaspráticas e a gama de rotações das máquinas operatrizes normalmen-te é fixa.

Exemplo de cálculoCalcular o número de rotações por minuto para o torneamento deuma peça de aço 1020 com resistência à tração de até 500 N/mm2 ediâmetro de 80 mm, usando uma ferramenta de aço rápido, com umavanço de 0,2 mm/r.

Dados da máquina:Rotações: 50; 75; 150; 250; 300;... /minAvanços: 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; ... mm/r

Dados do problema:Vc = 60 m/min (dado de tabela)d = 80 mm nr = ?

n vcdr = 318 ⋅

Substituindo os valores na fórmula:

n 318 6080

1908080r =

⋅= ⇒ nr = 238,5/min

A rotação ideal para esse trabalho seria 238,5/min. Porém, parainício de usinagem, adota-se a rotação imediatamente inferior àrotação ideal, ou seja, 150/min. Como a velocidade de corte é umdado empírico, o operador pode analisar as condições gerais decorte (lubrificação, resistência do material, dureza da ferramenta,rigidez da máquina, ângulo de posição da aresta de corte (χ)) eaumentar a rotação para 250/min.

Convém observar que uma rotação maior gera maior produção,porém, conseqüentemente, o desgaste da ferramenta é maior. Sem-pre que possível, o operador deve empregar a rotação mais econô-mica que associa o número de peças produzidas à vida útil da ferra-menta.

Cálculo de rotação para furação e fresamento

Para realizar as operações de fresamento e furação, a fórmula para ocálculo do número de rotações é a mesma, devendo-se considerarem cada caso, o diâmetro da ferramenta (fresa ou broca).

Exemplo 1Calcular o número de rotações por minuto para furar uma peça deaço ABNT 1020 com resistência de até 500 N/mm2 com uma brocade 10 mm de diâmetro.

Dados da máquina: 100; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000;1250/min.

d = 10mm

n 318 Vcd

318 2810

n 318 Vcd

31810

r

r

=⋅

=⋅

=⋅

=⋅32

⇒

⇒

Vc = 28 a 32 m/min (dados detabela)

nr = 890,4 /min

nr = 1017,6 /min

Portanto, o número de rotações-máquina deve estar entre 890,4/mine 1017,6/ min. Nesta situação, a rotação-máquina escolhida é igual a1000/min. O operador deve estar atento às condições gerais de cortepara adequar a rotação à melhor produtividade.

Exemplo 2Calcular o número de rotações para fresar em desbaste uma peça deaço ABNT 1045 com resistência até 700 N/mm2 com um cabeçotepara fresar de 125 mm de diâmetro.

Dados da máquina: 50; 80; 100; 125; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250/min.

d = 125 mm

n 318 Vcd

318 62125

n 318 Vcd

318 80125

r

r

=⋅

=⋅

=⋅

=⋅

⇒

⇒

Vc: 62 a 80 m/min (dados databela)

nr = 157,72/min

nr = 203, 52/min

O número de rotações-máquina ideal deve estar entre 157,72/min e203,52/min. Como a fresadora não apresenta em sua gama de rota-ções nenhum valor igual a esse, a rotação-máquina escolhida deveser a imediatamente inferior à mínima rotação calculada com a finali-dade de preservar a ferramenta no início da usinagem, ou seja,125/min.

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O operador deve sempre analisar a condição de corte (refrigeração,rigidez da máquina, rigidez da fixação, etc.) e verificar se é possívelutilizar uma rotação maior, considerando-se também a vida útil daferramenta.

Cálculo de rotação para retificação

Para calcular a rotação para retificação a fórmula a ser usada é:

d1000Vcn =r ⋅

⋅π

Como a velocidade dos rebolos é alta (da ordem de 2100 m/min),seus fabricantes expressam-na em metros por segundo (m/s) a fimde diminuir seu valor numérico. Por isso, é necessário multiplicar afórmula original por 60 (porque 1 minuto = 60 segundos), de modo aadequá-la à velocidade dos rebolos. Assim,

d60Vc 1000n =r ⋅

⋅⋅π

Analisando a fórmula, verifica-se que 1000, 60 e π (3,1416) sãoconstantes. Assim, dividindo-se os valores, temos:

n = Vc 1000 60d 3,1416

19098,5 Vcdr

⋅ ⋅⋅

=

nr ≅ 19100 Vcd

Desse modo, pode-se calcular não só a rotação do rebolo, mastambém a da peça, no caso de retificação cilíndrica, desde que avelocidade de corte do material a ser retificado seja expressa emm/s.

Exemplo de cálculo de r/min para retificadora planaSabendo que a velocidade de corte de um rebolo vitrificado é de 35m/s. e que seu diâmetro é 300 mm, calcular a rotação para esserebolo.

Vc = 35 m/s

d = 300 mm (diâmetro do rebolo)

nr ≅ 19100 Vcd

19100 35300

=⋅ ⇒ nr ≅ 2228,3/min

Exemplo de cálculo para retificadora cilíndricaPara retificar um eixo temperado de aço ABNT 1060, com diâmetrode 50 mm em uma retificadora cilíndrica que utiliza um rebolo vitrifi-cado de 250 mm de diâmetro. Determinar as rotações da peça e dorebolo, sabendo-se que a velocidade de corte do rebolo é igual a 35m/s e da peça é igual a 0,30 m/s.

Dados da máquina: eixo porta-peça = 50; 75; 100; 125/mineixo porta-rebolo = 2400/min

Rotações do rebolo:

nr =19100 Vc

d⋅

=19100 35

250⋅

= 2674/min

Rotação adotada: 2400/min

Rotações da peça:

nr = 19100 Vcd

⋅=

19100 03050

⋅=

, 114,6/min

Rotação adotada: 100/min

ObservaçãoPara o início da usinagem, a rotação escolhida para a peça deve serimediatamente inferior à rotação calculada. O operador deve analisaras condições de corte e aumentá-la se julgar conveniente.

Fluidos de Corte

Um fluido de corte é um material composto, na maioria das vezeslíquido, que deve ser capaz de: refrigerar, lubrificar, proteger contra aoxidação e limpar a região da usinagem.

Como refrigerante, o fluido atua sobre a ferramenta e evita que elaatinja temperaturas muito altas e perca suas características de corte.Age, também, sobre o peça evitando deformações causadas pelocalor. Atua, finalmente, sobre o cavaco, reduzindo a força necessáriapara que ele seja cortado.

Como lubrificante, o fluido de corte facilita o deslizamento do cavacosobre a ferramenta e diminui o atrito entre a peça e a ferramenta.Evita ainda o aparecimento da aresta postiça, reduz o coeficiente deatrito na região de contato ferramenta-cavaco e diminui a solicitaçãodinâmica da máquina, isto é, a força feita por uma máquina pararealizar um determinado trabalho.

Como protetor contra a oxidação, ele protege a peça, a ferramenta eo cavaco, contribuindo para o bom acabamento e aspecto final dotrabalho.

A ação de limpeza ocorre como conseqüência da aplicação do fluidoem forma de jato, cuja pressão afasta as aparas deixando limpa azona de corte e facilitando o controle visual da qualidade do trabalho.

O abastecimento do fluido de corte em uma máquina-ferramenta égeralmente feito por meio de uma bomba e conduzido por manguei-ras até o ponto de aplicação.

Depois de refrigerar a ferramenta e a peça, o fluido cai para a mesaonde é recolhido por canais e levado, por meio de um tubo, para oreservatório. Do reservatório, a bomba aspira novamente o fluidopara devolvê-lo sobre a ferramenta e a superfície de trabalho.

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O reservatório, na base da máquina, está dividido em dois comparti-mentos, de resistência à corrosão e à fadiga; que as aparas e asujeira fiquem no fundo do compartimento da frente e a bomba possase alimentar de líquido limpo.

Embora genericamente designados como fluidos de corte, osmateriais capazes de refrigerar, lubrificar, proteger e limpar a regiãoda usinagem podem ser, na verdade, sólidos, líquidos e gasosos. Adiferença entre eles é que enquanto os gases só refrigeram e ossólidos apenas reduzem o atrito, os líquidos refrigeram e reduzem oatrito, daí a preferência pelos últimos.

O uso dos agentes de corte gasosos visa principalmente à refrigera-ção, embora o fato de estar sob pressão auxilie também a expulsãodo cavaco. Para essas finalidades, usa-se o ar comprimido em tem-peraturas abaixo de 0ºC, o CO

2 (dióxido de carbono ou gelo seco)

para altas velocidades de corte de ligas de difícil usinagem, e o nitro-gênio para operações de torneamento.

Os sólidos visam somente à lubrificação no processo de usinagem. Éo caso do grafite e do bissulfeto de molibdênio, aplicados na superfí-cie de saída da ferramenta antes que se inicie o processo de corte.

O grupo maior, mais importante e mais amplamente empregado é,sem dúvida, o composto pelos líquidos. Eles estão divididos em trêsgrandes grupos:1. O grupo dos óleos de corte integrais, ou seja, que não são mistu-rados com água, formado por: óleos minerais (derivados de petróleo),óleos graxos (de origem animal ou vegetal), óleos compostos (mine-rais + graxos) e óleos sulfurados (com enxofre) e clorados (com clorona forma de parafina clorada).

2. O grupo dos óleos emulsionáveis ou solúveis , formado por:óleos minerais solúveis, óleos solúveis de extrema pressão (EP).

3. Fluidos de corte químicos, ou fluidos sintéticos, compostos pormisturas de água com agentes químicos como aminas e nitritos,fosfatos e boratos, sabões e agentes umectantes, glicóis e germici-das agente EP.

Os óleos minerais são a base da maioria dos fluidos de corte. A elessão adicionados os aditivos, ou seja, compostos que alteram e me-lhoram as características do óleo, principalmente quando ele é muitoexigido. Os aditivos mais usados são os antioxidantes e os agentesEP.

Os antioxidantes têm a função de impedir que o óleo se deteriorequando em contato com o oxigênio do ar.

Quando as pressões e as velocidades de deslizamento aumentam, apelícula de óleo afina até se romper. Para evitar o contato metal commetal, é necessário usar um agente EP.

Os agentes EP são aditivos que reagem quimicamente com a super-fície metálica e formam uma película que reduz o atrito. Entre ostipos de agentes EP podem-se citar:

• matéria graxa, constituída de ácidos graxos, indicada para traba-lhos leves;• enxofre, formando o óleo sulfurado, indicado para trabalhospesados com aço e metais ferrosos; durante o trabalho de corte,forma sulfeto metálico de características anti-soldantes e lubrifican-tes;

• cloro, adicionado sob a forma de parafina clorada e tambémindicado para operações severas com aço;• fósforo que combinado com o enxofre substitui o cloro; tem pro-priedades antioxidantes.

Os óleos emulsionáveis ou solúveis são fluidos de corte em forma deemulsão composta por uma mistura de óleo e água. Isso é possívelcom a adição de agentes emulsificadores, ou seja, aqueles queajudam a formar as gotículas de óleo que ficam dispersas na água.Quanto melhor for esse agente, menor será o tamanho da gota deóleo e melhor a emulsão. Exemplos desses agentes são sabões edetergentes. Para obter uma boa emulsão de óleo solúvel, o óleodeve ser adicionado à água, sob agitação, (e nunca o contrário) emuma proporção de uma parte de óleo para quatro partes de água. Amistura obtida pode então ser diluída na proporção desejada.

Em geral, além desses aditivos, adicionam-se aos fluidos de corteagentes biodegradáveis anticorrosivos, biocidas e antiespumantes.

Na verdade, não existe um fluido universal , isto é, aquele que aten-da a todas as necessidades de todos os casos. Os óleos solúveiscomuns e os EPs são os que cobrem o maior número de operaçõesde corte. A diferença entre cada grupo está na composição e naaplicação que, por sua vez, dependerá do material a ser usinado, dotipo de operação de corte e da ferramenta usada.

A escolha do fluido com determinada composição depende do mate-rial a ser usinado, do tipo de operação de corte e da ferramentausada. Os fluidos de corte solúveis e os sintéticos são indicadosquando a função principal é resfriar. Os óleos minerais, graxos usa-dos juntos ou separados, puros ou contendo aditivos especiais sãousados quando a lubrificação é mais importante do que o resfriamen-to.

Um resumo das informações sobre os tipos de fluidos de corte e ouso dos vários fluidos de corte, relacionando-os com a operação e ograu de usinabilidade dos materiais metálicos para construção mecâ-nica, podem ser vistos nos quadros.

Ver folhas em anexo

Manuseio dos fluidosOs fluidos de corte exigem algumas providências e cuidados demanuseio que garantem seu melhor desempenho nas operações deusinagem.1. Armazenamento os fluidos devem ser armazenados em localadequado, sem muitas variações de temperatura. Além disso, de-vem ser mantidos limpos e livres de contaminações.

2. Purificação e recuperação os fluidos de corte podem ficarcontaminados por limalha, partículas de ferrugem, sujeiras diversas.Nesse caso, podem ser limpos por meio de técnicas de decantação efiltragem.

3. Controle de odor os fluidos de corte em forma de emulsão, porconterem água, estão sujeitos à ação de bactérias presentes no ar,na água, na poeira e que produzem maus odores. Esse problemapode ser diminuído por meio da constante da limpeza da oficina, peloarejamento e pelo tratamento bactericida da emulsão.

4. Alimentação o fluido de corte deve ser aplicado diretamente àponta da ferramenta com alimentação individual de cada ponta. Aalimentação do fluido deve ser iniciada antes que a ferramenta pene-tre na peça a fim de eliminar o choque térmico e a distorção. Asilustrações mostram a maneira adequada de aplicar o fluido emdiversas operações de usinagem.

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Os cuidados, porém, não devem se restringir apenas aos fluidos,mas também precisam ser estendidos aos operadores que os mani-pulam.

Embora os processos de produção dos fluidos de corte estejam cadavez mais aperfeiçoados para eliminar componentes indesejáveis, nãosó no que se refere ao uso, mas também aos aspectos relacionadosà saúde do usuário, o contato prolongado com esses produtos podetrazer uma série de problemas de pele, genericamente chamados dedermatite.

Como o contato do operador com esses óleos é necessário pelo tipode trabalho realizado, torna-se indispensável que esse contato sejaevitado, usando-se de luvas e uniformes adequados. Além disso,práticas de higiene pessoal são imprescindíveis para o controle eprevenção das dermatites causadas por compostos que aderem àpele, entopem os poros e os folículos capilares, impedindo formaçãonormal do suor e a ação de limpeza natural da pele.

O controle desse problema é simplesmente uma questão de higienepessoal e limpeza do fluido de corte. Para isso, algumas providênciasdevem ser tomadas:• Manter tanto o fluido de corte quanto a máquina-ferramentasempre limpos.• Instalar nas máquinas protetores contra salpicos.• Vestir um avental à prova de óleo.• Lavar as áreas da pele que entram em contato com os salpicosde fluido, sujeira e partículas metálicas ao menos duas vezes duranteo dia de trabalho, usando sabões suaves ou pastas e uma escovamacia. Enxugar muito bem com uma toalha de papel.• Aplicar creme protetor nas mãos e nos braços antes de iniciar otrabalho e sempre depois de lavá-los.• Tratar e proteger imediatamente cortes e arranhões.

1. Óleos de Corte Integrais: São óleos minerais que contêm aditivos específicos para seremutilizados nos processos de usinagem

A STAFF oferece as seguintes linhas de óleos de corte integrais:Linha FLUID, são óleos minerais altamente refinados de baixa visco-sidade, isentos de solventes, usados essencialmente para operaçõesde eletroerosão.Linha CUT, são óleos minerais altamente refinados que possuemaditivos específicos para processos de usinagem em geral..

2. Fluidos Solúveis:Oferecemos para este grupo de produtos as seguintes linhas:

SOL E / SOL SSSão óleos solúveis minerais convencionais e semi-sintéticos, queformam emulsões leitosas de micela grossa e translúcida de micelafina. Existindo na linha produtos com diferentes graus de proteçãoanti-corrosiva, podendo ser usados em todos os tipos de materiais eoperações de corte, tais como torneamento, furação, fresamento,retificação, serramento etc.

SOL SUSão fluídos sintéticos com lubricidade, formando soluções incolo-res ou esverdeadas. São usados em operações de usinagem emgeral e em alguns casos em operação de retificação. A linha SU éutilizada quando a presença de óleo mineral não é recomenda-da/desejada.

SOL SRSão fluídos sintéticos convencionais, formando soluções incoloresou esverdeadas. São indicados principalmente em operações deretificação de metais.

SOL ECOSão solúveis sintéticos de grande lubricidade, isento de óleosminerais e que são formulados com base vegetal formando emulsãotranslúcida. São produtos de nova geração , de baixa agressão aomeio ambiente. A sua aplicação destina-se às mais diversas opera-ções de corte, semelhantemente a linha SOL E e SOL SS

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São produtos que apresentam vantagens em relação aos óleossolúveis convencionais, a seguir algumas delas:Fluidos isentos de óleos minerais;Altíssima capacidade lubrificante natural que lhe permite ser usadoem operações de corte com maior severidade, substituindo em algu-mas situações os óleos de corte integral;Podendo ser fluidos com ou sem aditivação EP;

Fluido sintético ecológicoDestina-se à refrigeração em torno CNC O C. F. ECO é um fluidoecologicamente correto composto de polímeros sintéticos, refrigeran-tes, lubrificantes, antioxidantes e antiespumantes, para sistema deresfriamento de rebolos, afiadoras, máquinas operatrizes, tornos,fresas, rosqueadeiras, furadeiras, plainas, retíficas e serras. Aplicadoem metais ferrosos e não-ferrosos, não provoca oxidação, não coa-lha e nem entope a tubulação, prolongando a vida útil das ferramen-tas e proporcionando melhor acabamento. Fornece-se em bombonasde 20 L ou tambores metálicos de 200 L.

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Anexos da Tabela de Velocidade de Corte

Tabela de Vc para torneamento

Valores de referência para vel. c orte-ângulo corte-força corte específico Extrato - AWF 158Os valores se referem ao corte seco com:ferram. aço ráp. para vel. corte V60 (dur. ferram. 60min)ferram. metal duro para vel. corte V240 (dur. ferram. 240min)âng. posição χ = 45º, âng. ponta ε = 90º, âng. inclin. λ = 0... 8ºp. metais leves, mat. sint. e prens. λ = 5... 10º

Os valores de referência valem para profundidades de corte até 5mm, acima de 5mm a velocidade de corte é10... 20% menor.Para os valores de força de corte específica vale uma profundidade de corte de 2...10 vezes o avanço.HSS - (High Speed Steel) aço rápido MD - metal duro

METAIS FERROSOSMaterial a ser usinado Velocidade de corte(m/min.)

Fer Avanço (s) em mm/rot. 0,1 0,2 0,4 0,8 1,6

AÇO CARBONOHSS - 60 45 34 25

com resistência até 500N/mm2 (0,10% a 0,25% C) MD 280 236 200 170 67HSS - 44 32 24 18

com resistência até 700 N/mm2 (0,30% a 0,45%C) MD 240 205 175 145 50HSS - 32 24 18 13

com resistência até 900 N/mm2 (0,50% a 0,60%C) MD 200 170 132 106 34AÇO LIGA E AÇO FUNDIDO

HSS - 34 25 19 14com resistência até 900N/mm2 MD 150 118 95 75 24

HSS - 24 17 12 8,5com resistência até 1250 N/mm2 MD 118 108 8,5 71 24

HSS - 9 - - -com resistência até 1500 N/mm2 MD 50 40 32 27 8,5FERRO FUNDIDO(FC 100 a 150) HSS - 48 28 20 14com resistência até 150N/mm2 MD 140 118 95 80 67(FC 100 a 250) HSS - 43 27 18 13com resistência até 250N/mm2 MD 125 90 75 63 53FMP 55005 HSS - 32 18 13 9,5com resistência até 550N/mm2 MD 106 90 75 63 53AÇO AO MANGANÊS HSS - - - - -

MD 40 32 25 20 67METAIS NÃO FERROSOS

ALUMÍNIOAlumínio puro HSS 400 300 200 118 75

MD 1320 1120 950 850 710Liga de 11 a 13% silício HSS 100 67 45 30 -

MD 224 190 160 140 118COBRECobre, latão, com resistência HSS - 125 85 56 36até 200N/mm2 MD 600 530 450 400 355BRONZEBronze HSS - 63 53 43 34com resistência de 210 a 260 N/mm2 MD 355 280 236 200 180Ligas de bronze, bronze fosforoso HSS - 85 63 48 36com resistência à tração de 260 a 300N/mm2 MD 500 450 375 335 300

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Velocidade de corte para brocas em aço rápido

METAIS FERROSOSMaterial a ser usinado Velocidade de corte (m/min.)AÇO CARBONOcom resistência até 500N/mm2 (0,10% a 0,25% C)com resistência até 700N/mm2 (0,30% a 0,45% C)com resistência até 900N/mm2 (0,50% a 0,60% C)

28 - 3225 - 2820 - 25

AÇO LIGA E AÇO FUNDIDOcom resistência até 900N/mm2

com resistência até 1250N/mm2

com resistência até 1500N/mm2

14 - 1810 - 146 - 10

FERRO FUNDIDOcom dureza até 200HBcom dureza até 240HBcom dureza acima de 240HB

25 - 3018 - 2514 - 18

AÇO INOXIDÁVELaço inox ferrítico ou martensítico de fácil usinagemde difícil usinagemcom alta resistência ao calor

8 - 125 - 83 - 5

AÇOS AO MANGANÊS 3 - 5METAIS NÃO FERROSOS

Material a ser usinado Velocidade de corte (m/min.)LIGAS DE ALUMÍNIOcom geração de cavaco longocom geração de cavaco curtoligas com silício (Silumin)

63 - 10040 - 6332 - 50

LATÃOaté Ms 58até Ms 60

63 - 9032 - 63

COBRECobre standardCobre eletrolítico

40 - 6328 - 40

BRONZELigas de bronze, bronze fosforosoBronze

28 - 3216 - 28

LIGAS DE METALde fácil usinagemde difícil usinagem

8 - 124 - 8

LIGAS DE MAGNÉSIO 80 - 100ZINCO E SUAS LIGAS - ZAMAK 32 - 50ALPACA 40 - 63TITÂNIO E LIGAS DE TITÂNIO 6 - 9

MATERIAIS NÃO-METÁLICOSMaterial a ser usinado Velocidade de corte (m/min.)Termoplásticos (Nylon, PVC, Teflon, Acrílico, etc); borrachaPlásticos termofixos (duros) com ou sem fibras (baqueline, PVC lamin.com fibra de vidro, etc)Borracha sintética (ebonite, vulcanite)

25 - 4016 - 25

18 - 30

50

Tabela de velocidade de corte para aplainamento

Material da peça Vc (m/min)HSS metal duro

Aço com resistência até 500N/mm2 (0,10% a 0,25%C) 16 60Aço com resistência até 700N/mm2 (0,30% a 0,45%C) 8 30Aço com resistência até 900N/mm2 (0,50% a 0,60%C) 5 20Aço inoxidável 5 20Ferro fundido cinzento com resistência até 150N/mm2 15 60Ferro fundido duro com resistência até 550N/mm2 12 50Alumínio e latão mole 80 200Bronze fosforoso 12 60Cobre 26 100

Tabela de velocidade periférica da peça para retificação cilíndrica externa

Material Trabalho Velocidade periférica da peça m/min.aço com resistência até900N/mm2

desbasteacabamento

12...159...12

aço temperado desbasteacabamento

14...169...12

fofo cinzento desbasteacabamento

12...159...12

latão desbasteacabamento

18...2014...16

alumínio desbasteacabamento

40...5028...35

Tabela de velocidade periférica da peça para retificação cilíndrica interna

Material Trabalho Velocidade periférica da peça m/min.aço com resistência até900N/mm2

desbasteacabamento 16...21

aço temperado desbasteacabamento

18...23

fofo cinzento desbasteacabamento

18...23

latão desbasteacabamento 25...30

alumínio desbasteacabamento 32...35

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Anexo de Fluidos de Corte

PROPRIEDADESTIPOS COMPOSIÇÃO

Resfriamento LubrificaçãoProteção conta a

corrosão EP Resistência à corrosão

Óleos minerais Derivado de petróleo. ....... Ótima Excelente ....... Boa

Óleos graxosÓleos de origem vegetal ou

animal........ Excelente Boa Boa .......

Óleos compostosMistura de óleos minerais e

graxos........ Excelente Excelente Boa Boa

Óleos “solúveis

Óleos minerais + óleos graxos,

soda cáustica, emulsificantes,

água.

Ótimo Boa Ótima ....... Boa

Óleos EPÓleos minerais com aditivos EP

(enxofre, cloro ou fósforo).Ótimo Boa Ótima

Exce-

lenteÓtima

Óleos sulfurados e

clorados

Óleos minerais ou graxos sulfu-

rados ou com substâncias clora-

das.

....... Excelente ExcelenteExce-

lenteExcelente

Fluidos sintéticos

Água + agentes químicos (ami-

nas, nitritos, nitratos, fosfatoo),

sabões, germicidas.

Excelente Boa ExcelenteExce-

lenteExcelente

Fonte: Usinagem e fluidos de corte. Esso Brasileira de Petróleo S.A., s/d, pág. 36.

Graus deseverida-

de

MATERIAL

OPERAÇÃO

Aços debaixo carbo-no aditiva-

dos

Aços-ligade médiocarbono

Aços-liga dealto carbono

Aços-ferra-menta e açosinoxidáveis

Alumínio,magnésio,

latão vermelho

Cobre, níquel, bronze de alumí-nio

1 Brochamento. A A A ou J A ou K D C

2 Roscamento. A ou B A ou B A ou B A ou B ou C D ou G/H a K D ou G/H a K

3 Roscamento comcossinete.

A ou C B ou C B ou C B ou C D ou H D ou H

4Corte e acab. de

dentes de engrena-gem.

B B B A G ou H J ou K

4 Oper. c/ alargador. D C B A F G

5 Furação profunda. E ou D E ou C E ou B E ou A E ou D E ou D

6 Fresamento. E, C ou D E, C ou D E, C ou D C ou B E, H a K E, H a K

7 Mandrilamento. C C C C E E

7 Furação múltipla. C ou D C ou D C ou D C ou D F G

8Torneamento em

máquinas automáti-cas.

C ou D C ou D C ou D C ou D F G

9 Aplainamento e torne-amento.

E E E E E E

10 Serramento, retifica-ção.

E E E E E E

Legenda:A - óleo composto com alto teor de enxofre (sulfurado)

B - óleos compostos com médios teores de enxofre (sulfurado) ou substâncias cloradas (clorado)C - óleos compostos com baixo teores de enxofre ou substâncias cloradas

D - óleo mineral cloradoE - óleos solúveis em água

F, G, H, J, K - óleo composto com conteúdo decrescente de óleo graxo de F a K

Adaptado de: Fundamentos da Usinagem dos Metais por Dino Ferraresi. São Paulo, Edgard Blücher, 1977, pág. 551.

Documents

Materiais - Processos de Fabricação