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Neste último livro de Processos de fabri- Processos de fabri- Processos de fabri- Processos de fabri- Processos de fabri- cação cação cação cação cação foram reunidos métodos e processos de natureza diversa, que não se enquadravam satisfatoriamente nos livros anteriores . Basicamente, são apresentados alguns processos mecânicos conven- processos mecânicos conven- processos mecânicos conven- processos mecânicos conven- processos mecânicos conven- cionais cionais cionais cionais cionais, ao lado de métodos avançados de usinagem métodos avançados de usinagem métodos avançados de usinagem métodos avançados de usinagem métodos avançados de usinagem, que incorporam as mais recentes conquistas da tecnologia industrial. Ao todo, o livro compreende vinte aulas, praticamente independentes entre si, que abordam diferentes maneiras de usinar, cortar, colar, dobrar e conformar os materiais. As aulas que tratam dos métodos avançados de usinagem, também chamados de métodos não tradicionais de usinagem métodos não tradicionais de usinagem métodos não tradicionais de usinagem métodos não tradicionais de usinagem métodos não tradicionais de usinagem, procuram dar uma visão introdutória e panorâmica de cada método, sem a prentensão de esgotar o assunto. As duas últimas aulas procuram mostrar que há um espaço de convi- vência entre os processos tradicionais e os métodos avançados, cabendo, diante de cada situação de produção, uma análise cuidadosa das opções possíveis. Finalmente, são discutidas algumas tendências observadas no mundo do trabalho, com o objetivo de esboçar um perfil genérico do profissional do século XXI. Todas as aulas incluem baterias de exercícios, com gabarito para autocor- reção, de modo a permitir que você mesmo avalie seu progresso em relação a cada assunto. Apresentaçªo

Telecurso 2000 - Processos de Fabricacao 1

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  • Neste ltimo livro de Processos de fabri-Processos de fabri-Processos de fabri-Processos de fabri-Processos de fabri-caocaocaocaocao foram reunidos mtodos e processos de natureza diversa, que nose enquadravam satisfatoriamente nos livros anteriores .

    Basicamente, so apresentados alguns processos mecnicos conven-processos mecnicos conven-processos mecnicos conven-processos mecnicos conven-processos mecnicos conven-cionaiscionaiscionaiscionaiscionais, ao lado de mtodos avanados de usinagemmtodos avanados de usinagemmtodos avanados de usinagemmtodos avanados de usinagemmtodos avanados de usinagem, que incorporamas mais recentes conquistas da tecnologia industrial.

    Ao todo, o livro compreende vinte aulas, praticamente independentesentre si, que abordam diferentes maneiras de usinar, cortar, colar, dobrare conformar os materiais.

    As aulas que tratam dos mtodos avanados de usinagem, tambmchamados de mtodos no tradicionais de usinagemmtodos no tradicionais de usinagemmtodos no tradicionais de usinagemmtodos no tradicionais de usinagemmtodos no tradicionais de usinagem, procuram daruma viso introdutria e panormica de cada mtodo, sem a prentensode esgotar o assunto.

    As duas ltimas aulas procuram mostrar que h um espao de convi-vncia entre os processos tradicionais e os mtodos avanados, cabendo, diantede cada situao de produo, uma anlise cuidadosa das opes possveis.Finalmente, so discutidas algumas tendncias observadas no mundodo trabalho, com o objetivo de esboar um perfil genrico do profissionaldo sculo XXI.

    Todas as aulas incluem baterias de exerccios, com gabarito para autocor-reo, de modo a permitir que voc mesmo avalie seu progresso em relaoa cada assunto.

    Apresentao

  • Os temas tratados neste livro so tambm apresentados sob a forma deteleaulas, transmitidas por emissoras de TV, ou gravadas em fitas de video-cassete. Quer voc estude junto com outras pessoas, numa telessala, ou sozinho,o ideal que voc assista s aulas pela TV e estude a matria correspondentepelo livro, sem esquecer de fazer todos os exerccios propostos.

    Terminando o estudo do mdulo, voc poder obter o reconhecimentoformal do seu aprendizado, submetendo-se a uma avaliao dos assuntosestudados nos quatro livros correspondentes.

    Mas, o melhor de tudo que voc certamente ter adquirido um conjuntode conhecimentos que o tornaro mais preparado para enfrentar as mu-danas radicais que esto tomando conta do mundo do trabalho nesta vira-da de sculo.

    AutoresAutoresAutoresAutoresAutoresAdriano Ruiz SeccoDario do Amaral FilhoNelson Costa de Oliveira

    TextoTextoTextoTextoTextoRegina Maria Silva

    ColaboraoColaboraoColaboraoColaboraoColaboraoClio Renato Bueno RuizCelso da Silva MorelliJorge Tadeu Bastin ManoJos Saturnino PeopkeNilton dos SantosReinaldo Baldessin JuniorSidnei Antonio MunhatoValdemir Ferreira de Carvalho

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    No comeo era a pedra... Que tal fazer um exerccio de imaginao? Pense s, voc tendo mais ou menos 1,20 m de altura, vivendo em bandos l na frica uns 40 mil anos atrs. Para sobreviver, voc tem de colher frutas, caar e se defender de outros predadores. Se o tempo esfria, voc tem que arranjar alguma coisa com que se cobrir, porque seus plos so muito ralinhos e no fornecem proteo suficiente contra baixas temperaturas e a chuva. Os bichos so maiores e muito mais fortes que voc. Lutar corpo-a-corpo, nem pensar, mas voc quer continuar vivo. Que fazer? Todo o progresso tecnolgico que chega a nos assustar neste fim do sculo XX, comeou nesse Que fazer?. E nesta aula, para comear o estudo dos processos de fabricao mecnica, vamos contar para voc como surgiram todas essas mquinas maravi-lhosas que hoje em dia fazem coisas que at Deus duvida. Voc vai ver que, embora os materiais sejam diferentes, o princ-pio de tudo est naquelas mquinas e ferramentas rudimentares que o homem comeou a construir, assim que percebeu que tinha que vencer toda a hostilidade da natureza que estava sua volta. As primeiras ferramentas S desvantagens... Era isso o que a vida oferecia aos nossos antepassados. E foi a partir da prpria fragilidade, que o homem passou a buscar formas de vencer os inimigos que ameaavam sua sobrevivncia. O fato de andar somente sobre duas pernas, o que liberou as mos para outras tarefas; o crebro, os olhos e as

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    mos trabalhando em conjunto; a posio livre do polegar, tudo contribuiu para a fabricao dos instrumentos que aumentassem a fora de seus braos: as armas e as ferramentas. Sua inteligncia logo o ensinou que, se ele tivesse uma pedra nas mos, seu golpe teria mais fora. Se essa pedra tivesse um cabo, seria melhor ainda. E se ela fosse afiada, poderia cortar a caa e ajudar a raspar as peles dos animais caados. Portanto, ele viu que simplesmente apanhar um pedao de pedra no cho, no era suficiente. Afinal, chimpanzs fazem isso para abrir a casca de frutos mais duros... Por isso, era preciso desbastar, polir, prender para fabricar um machado. Isso trouxe o desenvolvimento das operaes de des-bastar, cortar, furar.

    Aos poucos, o homem foi percebendo que no precisava caar, colher e pescar a todo o momento que sentia fome. O alimento podia ser plantado, colhido e guardado e as ferramentas de traba-lho e os instrumentos de defesa podiam estar ao seu lado, pron-tos para quando ele necessitasse. Durante milhares de anos a ferramenta foi o prolongamento da mo do homem que, usando pedra como o principal material, de-

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    senvolveu e fabricou facas, serras, plainas, buris, raspadores, martelos, agulhas, lanas, arpes e outras ferramentas .

    Para tornar sua produo cada vez maior, o homem comeou a criar instrumentos capazes de repetir mecanicamente os movi-mentos que ele idealizou para obter as formas que queria. Surgi-am, assim, os prottipos das mquinas-ferramenta.

    A adoo da agricultura e a domesticao de animais como forma de garantir a sobrevivncia, obrigou o homem a desenvolver ou-tras ferramentas especiais, como a enxada, o arado, a foice e consolidou a posio do arteso na comunidade primitiva. S que tudo isso ainda era feito de madeira, pedra, osso.

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    O metal entra em ao Foi o desenvolvimento da cermica que abriu ao homem as por-tas para o definitivo salto tecnolgico: o processamento dos me-tais.

    A cermica trouxe consigo a descoberta das possibilidades de exercer controle sobre o material. Com ela, o homem podia pen-sar uma forma, pegar a argila e fazer aparecer um objeto onde antes existia apenas material sem forma. E por volta de 4000 a.C., ele percebeu que podia fazer o mesmo com os metais. Comeando pelo cobre, depois o bronze e final-mente o ferro, o homem foi vagarosamente dominando a tecnolo-gia de utilizao desses materiais metlicos. Por forjamento, isto , martelando a massa aquecida de metal, o forjador dava ao me-tal a forma desejada, o que antes era impossvel de ser obtido na pedra. Aplicando tcnicas de soldagem, inicialmente no cobre e depois nos outros metais, ele aprendeu a unir partes metlicas. Para o acabamento da ferramenta, era necessrio, em seguida, lim-la e afi-la. Essas atividades especializadas fizeram surgir a classe dos pro-fissionais que no mais se dedicavam diretamente s tarefas li-gadas ao fornecimento de meios de subsistncia, ou seja, a agri-cultura e o pastoreio. Eles tinham que ser sustentados por outros para poder ter tempo de produzir os instrumentos necessrios a todas as atividades do grupo social ao qual pertenciam. A locali-zao das matrias-primas em diferentes regies, integrou defini-tivamente a roda e o comrcio vida do homem. A tcnica de produo econmica do ferro teve que superar gran-des barreiras tecnolgicas. Os fornos primitivos no conseguiam

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    alcanar temperaturas de fuso. A massa de minrio era aqueci-da vrias vezes e martelada para que o metal se separasse da escria. Dependendo da habilidade do ferreiro, as propriedades do ferro podiam ser melhoradas em maior ou menor grau, conforme o tra-tamento trmico aplicado posteriormente. Uma vez dominada essa complicada tcnica, arados, enxadas, facas e machados de ferro tornaram possveis a expanso da agricultura pela sia e Europa.

    Por volta de 500 a.C. os artesos j eram capazes de elaborar uma grande variedade de ferramentas de ferro para seu prprio uso: tenazes, punes, rodas hidrulicas, formes e foles bem aperfeioados, alm de martelos de vrios modelos, adequados a cada tipo de trabalho. Com o passar do tempo, outros mtodos para dar forma aos metais foram desenvolvidos. furadeira de arco acrescenta-se a broca de ferro e a operao de tornear se realiza com ferramentas tambm de ferro. Surgem as mquinas-ferramenta No perodo pr-histrico, ou seja, antes de o homem inventar a escrita, no existiam mquinas-ferramenta propriamente ditas. O torno foi uma das primeiras e mais importantes mquinas-ferramenta, porque dele derivaram todas as mquinas operatrizes que existem atualmente. Ele se caracteriza por dois movimentos: a rotao da pea e o avano da ferramenta.

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    O torno primitivo era um instrumento rudimentar composto de dois suportes de madeira fincados no cho. Enquanto o torneiro apoiava a ferramenta em um outro suporte, seu ajudante fazia girar a pea puxando alternadamente as duas pontas de uma corda enrolada em um eixo. O torneamento era intermitente e o corte s acontecia quando o giro se fazia na direo do fio da ferramenta.

    A fresadora tambm encontra suas origens nesse mesmo torno primitivo. O fresamento, como o torneamento, caracteriza-se pela remoo de material mediante uma sincronizao de movimentos. A diferena est no fato de a ferramenta, em geral de dentes mlti-plos, girar enquanto a pea, fixa, avana em movimento linear. Os mtodos modernos de usinagem de metais pelo uso de mate-riais abrasivos tm sua origem remota nos procedimentos para afiar instrumentos e ferramentas de corte e para polir metais usa-dos desde a pr-histria. Inicialmente, a afiao e o polimento eram feitos movimentando-se a pea e mantendo fixa a pedra de afiar. Por volta de 600 a.C., a usinagem passou a ser feita com uma pedra redonda e grossa montada sobre um eixo e movimen-tada manualmente por meio de uma manivela. Serrar e fazer furos so tambm tcnicas muito anti-gas. Os egpcios, 4000 a.C., faziam orifcios paralelos muito prximos uns dos ou-tros usando uma furadeira de arco.

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    Tornear, afiar, polir, serrar, furar, soldar... No se pode pensar nos processos de fabricao da indstria mecnica moderna sem essas operaes. Mudaram os materiais, aperfeioaram-se os mecanismos, descobriram-se formas de faz-los funcionar sem que se precisasse empregar fora humana ou animal. Mas tudo o que o Homo Sapiens, nosso ilustre antepassado, pensou como princpio chegou at nossos dias intocado. Esses princpios bsicos e todas as suas conseqncias so os conhecimentos que voc vai ganhar nas prximas 79 aulas do Telecurso Profissionalizante. Voc vai aprender que a fabricao de conjuntos mecnicos, basicamente feitos de materiais metli-cos, realizada a partir de cinco grandes famlias de processos de fabricao: a Fundio, a Conformao Mecnica, a Solda-gem, a Metalurgia do P e a Usinagem. um pouco de todo o conhecimento sobre os processos de fabricao que foram se acumulando nesses milhares de anos. Estude muito e ponha a sua curiosidade para funcionar. Assim voc estar no caminho certo para se tornar um bom profissional para a indstria mecni-ca. Pare! Estude! Responda Exerccio Responda s seguintes perguntas. a) O que existe no corpo do homem que o torna diferente dos

    outros animais e permitiu que ele fabricasse armas e ferra-mentas?

    b) Cite alguns instrumentos e ferramentas feitas e usadas pelo

    homem durante milhares de anos. c) Que ferramentas o homem criou por causa do aparecimento

    da agricultura?

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    Gabarito 1. a) Crebro, olhos e mos trabalhando em conjunto. b) Facas, serras, plainas, buris, raspadores e outras ferra-

    mentas. c) Enxada, arado, foice etc.

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    Fundio: um bom comeo Quando se fala em Mecnica, o que vem sua cabea? Certa-mente mquinas. Grandes, pequenas, complexas, simples, auto-matizadas ou no, elas esto por toda a parte. E se integraram s nossas vidas como um complemento indispensvel que nos ajuda a vencer a inferioridade fsica diante da natureza. Pois , na aula anterior, vimos como o homem, ainda antes de construir abrigos e inventar a agricultura j fabricava instrumen-tos que o ajudavam em sua sobrevivncia. E no momento em que ele se sentiu capaz disso, no existiram mais limites para a sua criatividade. E da para a idia dos mecanismos que pudessem tornar as tarefas mais rpidas, mais fceis e cada vez mais perfei-tas, foi s uma questo de tempo. Foi um progresso que levou alguns milhares de anos, verdade, mas que, de uns duzentos anos para c tornou-se cada vez mais rpido. o caso, por exemplo, do relacionamento do homem com os me-tais que j dura uns 6 mil anos. Voc pode pensar nos conjuntos mecnicos que voc conhece sem metais? Por enquanto no, certo? Todavia, o aperfeioamento desses conjuntos s se tornou possvel com o domnio de dois conhecimentos: a tecnologia dos materiais e os processos de fabricao. Sobre a tecnologia dos materiais, voc j deve ter estudado um mdulo inteiro do Telecurso Profissionalizante: o mdulo chamado de Materiais. Quanto aos processos de fabricao, vamos come-ar nosso estudo agora. Que tal, ento, imaginar que voc tenha de fabricar alguma coisa de metal. Voc tem idia por onde co-

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    mear? No? Pois vamos dar uma dica: vamos comear pela fundio. Como?!, voc deve estar perguntando, O que isso tem a ver com mecnica? Mais do que voc imagina. E nesta aula voc vai ver por qu. Que processo esse? Os processos de transformao dos metais e ligas metlicas em peas para utilizao em conjuntos mecnicos so inmeros e variados: voc pode fundir, conformar mecanicamente, soldar, utilizar a metalurgia do p e usinar o metal e, assim, obter a pea desejada. Evidentemente, vrios fatores devem ser conside-rados quando se escolhe o processo de fabricao. Como exem-plo, podemos lembrar: o formato da pea, as exigncias de uso, o material a ser empregado, a quantidade de peas que devem ser produzidas, o tipo de acabamento desejado, e assim por diante. Dentre essas vrias maneiras de trabalhar o material metlico, a fundio se destaca, no s por ser um dos processos mais anti-gos, mas tambm porque um dos mais versteis, principalmen-te quando se considera os diferentes formatos e tamanhos das peas que se pode produzir por esse processo. Mas, afinal, o que fundio? o processo de fabricao de pe-as metlicas que consiste essencialmente em encher com metal lquido a cavidade de um molde com formato e medidas corres-pondentes aos da pea a ser fabricada.

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    A fundio um processo de fabricao inicial, porque permite a obteno de peas com formas praticamente definitivas, com m-nimas limitaes de tamanho, formato e complexidade, e tambm o processo pelo qual se fabricam os lingotes. a partir do lin-gote que se realizam os processos de conformao mecnica para a obteno de chapas, placas, perfis etc. Sempre que se fala em fundio, as pessoas logo pensam em ferro. Mas esse processo no se restringe s ao ferro, no. Ele pode ser empregado com os mais variados tipos de ligas metli-cas, desde que elas apresentem as propriedades adequadas a esse processo, como por exemplo, temperatura de fuso e flui-dez. Temperatura de fuso a temperatura em que o metal passa do estado slido para o estado lquido. Fluidez a capacidade de uma substncia de escoar com maior ou menor facilidade. Por exemplo, a gua tem mais fluidez que o leo porque escorre com mais facilidade. A fundio comeou a ser usada pelo homem mais ou menos uns 3000 a.C. Fundiu-se primeiro o cobre, depois o bronze, e, mais recentemente, o ferro, por causa da dificuldade em alcanar as temperaturas necessrias para a realizao do processo. A arte cermica contribuiu bastante para isso, pois gerou as tcnicas bsicas para a execuo dos moldes e para o uso controlado do calor j que forneceu os materiais refratrios para a construo de fornos e cadinhos. Sem dvida, as descobertas da Revoluo Industrial, como os fornos Cubil os fornos eltricos, e a mecanizao do processo, muito contriburam para o desenvolvimento da fundio do ferro e, conseqentemente, do ao. A maioria dos equipamentos de fundio foi concebida basicamente nesse perodo, quando surgi-ram tambm os vrios mtodos de fundio centrfuga. Ao scu-lo XX coube a tarefa de aperfeioar tudo isso.

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    Para entender melhor a importncia disso, basta lembrar que a produo de mquinas em geral e de mquinas-ferramenta, m-quinas operatrizes e agrcolas impensvel sem a fundio. Pare! Estude! Responda! Exerccio 1 Responda s seguintes perguntas. a) O que fundio? b) Comparando o leo com a gua, 1. Qual possui maior fluidez? 2. Qual possui menor fluidez? c) Por que a fluidez uma propriedade importante para o pro-

    cesso de fundio? d) Sabendo que a temperatura de fuso do ao de aproxima-

    damente 1600C e a do ferro fundido de aproximadamente 1200C, responda:

    1. Qual dos dois melhor para a produo de peas fundi-das?

    2. Por qu? Levando vantagem em tudo Estudando este mdulo sobre processos de fabricao mecnica, voc vai perceber que esses utilizam sempre produtos semi-acabados, ou seja, chapas, barras, perfis, tubos, fios e arames, como matria-prima. Quer dizer, existem vrias etapas de fabri-cao que devem ser realizadas antes que o material metlico se transforme em uma pea. Por outro lado, a fundio parte diretamente do metal lquido e, no mnimo, econo-miza etapas dentro do pro-cesso de fabricao. Vamos, ento, ver mais algumas van-tagens desse processo.

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    a) As peas fundidas podem apresentar formas externas e inter-nas desde as mais simples at as bem complicadas, com for-matos impossveis de serem obtidos por outros processos.

    b) As peas fundidas podem apresentar dimenses limitadas

    somente pelas restries das instalaes onde so produzi-das. Isso quer dizer que possvel produzir peas de poucos gramas de peso e com espessura de parede de apenas al-guns milmetros ou pesando muitas toneladas.

    c) A fundio permite um alto grau de automatizao e, com

    isso, a produo rpida e em srie de grandes quantidades de peas.

    d) As peas fundidas podem ser produzidas dentro de padres

    variados de acabamento (mais liso ou mais spero) e tole-rncia dimensional (entre 0,2 mm e 6 mm) em funo do processo de fundio usado. Por causa disso, h uma grande economia em operaes de usinagem.

    Tolerncia dimensional a faixa dentro da qual uma medida qualquer pode variar. Por exemplo, o desenho especifica uma medida de 10 mm, com uma tolerncia dimensional de 1. Is-so quer dizer que essa medida pode variar entre 9 e 11 mm.

    e) A pea fundida possibilita grande economia de peso, porque

    permite a obteno de paredes com espessuras quase ilimita-das.

    Essas vantagens demonstram a grande diversidade de peas que podem ser produzidas por esse processo e que os outros no conseguem alcanar. Para voc ter uma idia, um automvel no poderia sair do lugar se no fosse o motor. Nele, a maioria das peas feita por meio de processos de fundio.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccio 2 Responda s seguintes perguntas. a) Por que o processo de fundio mais vantajoso quando

    comparado com outros processos de fabricao? b) Escreva V para as sentenas corretas ou F para as sentenas

    erradas mostradas a seguir. 1. ( ) Na fundio, a produo de peas demorada e

    sempre em pequena quantidade. 2. ( ) As medidas das peas fundidas podem ter tolern-

    cias entre 0,2 e 6 mm. 3. ( ) As peas fundidas podem ter tamanhos pequenos

    ou muito grandes e formatos simples ou complica-dos.

    4. ( ) A fundio s produz peas com acabamento muito spero.

    Exerccio 3 Reescreva corretamente as afirmaes que voc considerou er-radas. Fundio passo-a-passo A matria-prima metlica para a produo de peas fundidas constituda pelas ligas metlicas ferrosas (ligas de ferro e car-bono) e no-ferrosas (ligas de cobre, alumnio, zinco e magn-sio). O processo de fabricao dessas peas por meio de fundio pode ser resumido nas seguintes operaes: 1. Confeco do modelo Essa etapa consiste em construir

    um modelo com o formato aproximado da pea a ser fundida. Esse modelo vai servir para a construo do molde e suas dimenses devem prever a contrao do metal quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior

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    usinagem da pea. Ele feito de madeira, alumnio, ao, re-sina plstica e at isopor.

    2. Confeco do molde O molde o dispositivo no qual o metal

    fundido colocado para que se obtenha a pea desejada. Ele feito de material refratrio composto de areia e aglomerante. Esse material moldado sobre o modelo que, aps retirado, deixa uma cavidade com o formato da pea a ser fundida.

    3. Confeco dos machos Macho um dispositivo, feito tam-

    bm de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrncias da pea. Eles so colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o metal lquido.

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    4. Fuso Etapa em que acontece a fuso do metal. 5. Vazamento O vazamento o enchimento do molde com

    metal lquido.

    6. Desmoldagem - Aps determinado perodo de tempo em que

    a pea se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo de pea, do tipo de molde e do metal (ou liga metlica), ela retirada do molde (desmoldagem) manualmente ou por pro-cessos mecnicos.

    7. Rebarbao A rebarbao a retirada dos canais de ali-

    mentao, massalotes e rebarbas que se formam durante a fundio. Ela realizada quando a pea atinge temperaturas prximas s do ambiente.

    Canais de alimentao so as vias, ou condutos, por onde o metal lquido passe para chegar ao molde.

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    Massalote uma espcie de reserva de metal que preenche os espaos que vo se formando medida que a pea vai so-lidificando e se contraindo.

    8. Limpeza - A limpeza necessria porque a pea apresenta uma srie de incrustaes da areia usada na confeco do molde. Geralmente ela feita por meio de jatos abrasivos.

    Essa seqncia de etapas a que normalmente seguida no processo de fundio por gravidade em areia, que o mais utili-zado. Um exemplo bem comum de produto fabricado por esse processo o bloco dos motores de automveis e caminhes. O processo de fundio por gravidade com moldagem em areia apresenta variaes. As principais so: fundio com moldagem em areia aglomerada com argila; fundio com moldagem em areia aglomerada com resinas. A fundio por gravidade usa tambm moldes cermicos. Esse processo recebe o nome de fundio de preciso. Existe ainda um outro processo de fundio por gravidade que usa moldes metlicos. Quando so usados moldes metlicos, no so necessrias as etapas de confeco do modelo e dos moldes, por ns descritas. Outro processo que usa molde metli-co o processo de fundio sob presso. Esses outros proces-sos, voc vai estudar com mais detalhes nas prximas aulas. Pelas informaes desta parte da lio, voc j percebeu a impor-tncia da fundio para a mecnica. uma etapa fundamental de todo o processo de produo e dele depende muito a qualidade que o produto ter ao chegar ao consumidor.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccio 4 Relacione a coluna A com a coluna B. Coluna A Coluna B a) ( ) Retirada de canais, massalotes e rebarbas da pea. 1. Confeco do molde b) ( ) O metal derretido em fornos especiais. 2. Confeco do macho c) ( ) Retirada da pea slida do molde. 3. Confeco do modelo d) ( ) O modelo construdo com madeira, metal ou resi-

    na. 4. Fuso 5. Vazamento

    e) ( ) O metal lquido despejado no molde. 6. Desmoldagem f) ( ) Etapa em que o molde construdo. 7. Rebarbao g) ( ) Etapa em que os machos so construdos. 8. Limpeza h) ( ) Etapa em que a pea jateada e limpa. Exerccio 5 Responda s seguintes perguntas. a) Como se chamam os dutos que conduzem o metal lquido

    para o interior do molde? b) Qual o nome do reservatrio que serve para suprir a pea

    com metal medida que ele se resfria e contrai? c) Escreva os nomes dos outros processos de fundio citados

    nesta parte da aula. Caractersticas e defeitos dos produtos fundidos Quando um novo produto criado, ou quando se quer aperfeioar algo que j existe, o departamento de engenharia geralmente tem alguns critrios que ajudam a escolher o tipo de processo de fa-bricao para as peas projetadas. No caso da fundio, vrios fatores podem ser considerados: formato e complexidade da pea tamanho da pea quantidade de peas a serem produzidas matria-prima metlica que ser usada

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    Alm disso, as peas fundidas apresentam caractersticas que esto estreitamente ligadas ao processo de fabricao como por exemplo: acrscimo de sobremetal, ou seja, a camada extra de metal

    que ser desbastada por processo de usinagem furos pequenos e detalhes complexos no so feitos na pea

    porque dificultam o processo de fundio, embora apaream no desenho. Esses detalhes so depois executados tambm por meio de usinagem.

    arredondamento de cantos e engrossamento das paredes da pea para evitar defeitos como trincas e melhorar o preenchimento com o metal lquido.

    Como em todo o processo, s vezes, alguma coisa sai errado e aparecem os defeitos. Alguns defeitos comuns das peas fundi-das so: incluso da areia do molde nas paredes internas ou externas

    da pea. Isso causa problemas de usinagem: os gros de areia so abrasivos e, por isso, estragam a ferramenta. Alm disso, causam defeitos na superfcie da pea usinada.

    defeitos de composio da liga metlica que causam o apare-cimento de partculas duras indesejveis no material. Isso tambm causa desgaste da ferramenta de usinagem.

    rechupe, ou seja, falta de material devido ao processo de soli-dificao, causado por projeto de massalote malfeito.

    porosidade, ou seja, a existncia de buraquinhos dentro de pea. Eles se originam quando os gases que existem dentro do metal lquido no so eliminados durante o processo de va-zamento e solidificao. Isso causa fragilidade e defeitos su-perficiais na pea usinada.

    Esta aula termina aqui. Nela voc teve uma noo bsica e geral sobre o que fundio e como se obtm as peas fundidas. Essa uma etapa importante no processo de fabricao de peas para conjuntos mecnicos e pode ser que sobre para voc usinar uma pea dessas, no mesmo? Agora d uma repassada na aula e faa os exerccios.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccio 6 Resolva s seguintes questes. a) Ao lado so apresentados dois desenhos: o primeiro de uma

    pea acabada, j usinada, e o segundo, da mesma pea, po-rm apenas fundida. Use os conhecimentos que voc adquiriu nesta aula e responda por que a pea fundida teve que ser modificada e qual a finalidade de cada modificao feita.

    b) Se voc estivesse usinando uma pea fundida e verificasse a

    presena de muitos buraquinhos, como voc chamaria esse defeito? Qual sua causa?

    c) Se na usinagem voc notar que a ferramenta est desgastan-

    do muito rapidamente, qual o defeito de fundio que estaria causando esse problema?

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    Gabarito 1. a) o processo que permite a obteno de peas em formas

    praticamente definitivas com limitao de: tamanho, forma-to e complexibilidade.

    b) 1. gua 2. leo c) Porque no tendo boa fluidez, o metal no conseguir

    preencher totalmente as cavidades ou vazios do molde. d) 1. ferro fundido. 2. fuso mais rpida (temperatura mais baixa que do a-

    o). 2. a) As peas fundidas podem apresentar formatos imposs-

    veis de se obter por outros processos, tornando vantajoso sua fabricao por esse processo.

    b) 1. (F) 2. (V) 3. (V) 4. (F) 3. 1) Pelo auto grau de automatizao, a fundio permite uma

    produo rpida e em grandes quantidades. 4) Podem ser fundidos dentro de padres variados de aca-

    bamento. 4. a) (7) b) (4) c) (6) d) (3) e) (5) f) (1) g) (2) h) (8) 5. a) Canais de alimentao. b) Massalote. c) Fundio por gravidade, fundio sob presso 6. a) Pelo acrscimo de sobremetal que foi usinado, detalhes e

    furos que foram executados posteriormente, cantos arre-dondados e paredes grossas para melhorar o processo de fundio.

    b) Porosidade, causada pelos gases no eliminados durante o processo de vazamento e solidificao.

    c) Incluso de areia do molde na pea.

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    Entrou areia na fundio! Na aula anterior, voc aprendeu que a fundio um dos proces-sos de fabricao mais antigos que o homem criou. uma manei-ra fcil e at barata de se obterem peas praticamente com seu formato final, vazando-se o metal em estado lquido dentro de um molde previamente preparado. Estudou tambm que a fundio em areia a mais usada, no s na produo de peas de ao e ferro fundido, porque os moldes de areia so os que suportam melhor as altas temperaturas de fuso desses dois metais, mas tambm para a produo de pe-as de ligas de alumnio, lato, bronze e magnsio. Todavia, faltou comentarmos alguns comos e porqus da fun-dio. Por exemplo: O molde importante? Por qu?, Como se faz um molde?, Por que se usa um tipo de molde e no ou-tro?... Assim, nesta aula vamos estudar um pouco mais sobre a fundi-o, aprendendo noes muito importantes sobre uma coisa tam-bm muito importante para esse processo: o molde. Entrou areia na fundio, mas voc vai ver que isso, ao invs de ser problema, soluo! O molde: uma pea fundamental Qualidade, hoje em dia, muito mais que uma palavra. uma atitude indispensvel em relao aos processos de produo, se

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    quisermos vencer a competio com os concorrentes; o que no nada fcil. A qualidade da pea fundida est diretamente ligada qualidade do molde. Peas fundidas de qualidade no podem ser produzi-das sem moldes. Por isso, os autores usam tanto o material quan-to o mtodo pelo qual o molde fabricado como critrio para classificar os processos de fundio. Portanto, possvel classifi-car os processos de fundio em dois grupos: 1. Fundio em moldes de areia 2. Fundio em moldes metlicos Nesta aula, no nos preocuparemos com a fundio em moldes metlicos. Vamos estudar apenas a moldagem em areia. Como j dissemos, esse processo de fundio, particularmente a moldagem em areia verde o mais simples e mais usado nas empresas do ramo. A preparao do molde, neste caso, consiste em compactar me-cnica ou manualmente uma mistura refratria plstica chamada areia de fundio, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar.

  • 26

    Esse processo segue as seguintes etapas: 1. A caixa de moldar colocada sobre uma placa de madeira ou

    no cho. O modelo, coberto com talco ou grafite para evitar aderncia da areia, ento colocado no fundo da caixa. A a-reia compactada sobre o modelo manualmente ou com o auxlio de marteletes pneumticos.

    2. Essa caixa, chamada de caixa-fundo, virada de modo que o modelo fique para cima.

    3. Outra caixa de moldar, chamada de caixa-tampa, ento pos-ta sobre a primeira caixa. Em seu interior so colocados o massalote e o canal de descida. Enche-se a caixa com areia que socada at que a caixa fique completamente cheia.

  • 27

    4. O canal de descida e o massalote so retirados e as caixas so separadas.

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

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

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

  • 28

    Depois disso, o metal vazado e aps a solidificao e o resfria-mento, a pea desmoldada, com o canal e o massalote retira-dos. Obtm-se, assim, a pea fundida, que depois limpa e re-barbada. A seqncia da preparao do molde que descrevemos manu-al. Nos casos de produo de grandes quantidades, usa-se o processo mecanizado com a ajuda de mquinas de moldar co-nhecidas como automticas ou semi-automticas que permitem a produo macia de moldes em reduzido intervalo de tempo. Para que um produto fundido tenha a qualidade que se espera dele, os moldes devem apresentar as seguintes caractersticas essenciais: a) resistncia suficiente para suportar a presso do metal lqui-

    do. b) resistncia ao erosiva do metal que escoa rapidamente

    durante o vazamento. c) mnima gerao de gs durante o processo de vazamento e

    solidificao, a fim de impedir a contaminao do metal e o rompimento do molde.

    d) permeabilidade suficiente para que os gases gerados possam sair durante o vazamento do metal.

    e) refratariedade que permita suportar as altas temperaturas de fuso dos metais e que facilite a desmoldagem da pea.

    f) possibilidade de contrao da pea, que acontece durante a solidificao.

    At aqui, vimos as etapas para a construo do molde e as carac-tersticas que ele deve ter. Mas no falamos muita coisa sobre as matrias-primas para a sua construo. Por exemplo: areia verde, o que ser isso? Ser que algum pinta os gros de areia com tinta verde? Bem, isso voc s vai saber quando estudar o prxi-mo assunto de nossa aula. Por enquanto, volte ao incio da aula, releia toda esta primeira parte e faa os exerccios a seguir.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccios 1. Responda: a) Quais so os dois grandes grupos a partir dos quais se

    podem dividir os processos de fundio? b) Qual desses processos est sendo estudado nesta aula? c) O processo que estamos estudando subdividido em v-

    rios outros. Qual deles o mais usado? 2. Coloque as operaes a seguir na seqncia correta. Para

    isso numere os parnteses de 1 a 8. a) ( ) Juntar a caixa-tampa e a caixa-fundo e prend-las

    com grampo. b) ( ) Desmoldar. c) ( ) Moldar caixa-tampa com canal de descida e massalo-

    te. d) ( ) Abrir canal de distribuio na caixa-fundo. e) ( ) Vazar o metal lquido. f) ( ) Moldar a caixa-fundo com o modelo. g) ( ) Abrir o copo de vazamento na caixa-tampa. h) ( ) Retirar canais e massalotes. 3. Escreva V para as afirmaes corretas e F para as erradas. a) ( ) A moldagem mecanizada feita por mquinas de

    moldar automtica ou semi-automtica. b) ( ) A areia de fundio uma mistura refratria plstica. c) ( ) A contrao da pea acontece durante a fuso. d) ( ) Para eliminar os gases, o molde deve ter boa perme-

    abilidade. e) ( ) Um molde no necessita resistir presso do metal

    lquido. 4. Reescreva corretamente as sentenas que voc considerou

    erradas.

  • 30

    Areia de fundio sempre verde?! Bem, para incio de conversa, a fundio em moldes de areia ver-de no tem nada a ver com a cor verde. O processo tem esse nome somente porque a mistura com a qual o molde feito man-tm sua umidade original, quer dizer, no passa por um processo de secagem. A matria-prima para esse tipo de moldagem composta basi-camente por um agregado granular refratrio chamado de areia-base que pode ser slica, cromita ou zirconita, mais argila (como aglomerante) e gua. Tanto metais ferrosos quanto no-ferrosos podem ser fundidos nesse tipo de molde. Os moldes so preparados, o metal vaza-do por gravidade, e as peas so desmoldadas durante rpidos ciclos de produo. Aps a utilizao, praticamente toda a areia (98%) pode ser reutilizada. Esse processo de moldagem facil-mente mecanizvel, sendo realizado por meio de mquinas au-tomticas. Como qualquer outro processo, apresenta vantagens e desvanta-gens que esto listadas a seguir:

    Vantagens Desvantagens

    1. A moldagem por areia verde o mais barato dentre todos os mtodos de produ-o de moldes.

    2. H menos distoro de formato do que nos mtodos que usam areia seca, porque no h necessidade de aquecimento.

    3. As caixas de moldagem esto prontas para a reutilizao em um mnimo espao de tempo.

    4. Boa estabilidade dimensional.

    5. Menor possibilidade de surgimento de trincas.

    1. O controle da areia mais crtico do que nos outros processos que tambm usam areia.

    2. Maior eroso quando as peas fundidas so de maior tamanho.

    3. O acabamento da superfcie piora nas peas de maior peso.

    4. A estabilidade dimensional menor nas peas de maior tamanho.

    Foram as desvantagens que obrigaram os fundidores a procurar outros tipos de materiais aglomerantes que pudessem ser mistu-rados com a areia. Isso levou utilizao das resinas sintticas

  • 31

    que permitiram o aparecimento de processos de modelagem co-mo shell molding, caixa quente e por cura a frio. Este ser o assunto da prxima parte desta aula. Pare! Estude! Responda! Exerccio 5. Responda: a) Cite os componentes bsicos de uma mistura de molda-

    gem a verde. b) Cite duas vantagens e duas desvantagens da moldagem a

    verde. O molde fica mais resistente O uso das resinas foi um grande aperfeioamento na utilizao de areia para a produo de moldes de fundio. A areia no precisa mais ser compactada porque o aglomerante, que como uma espcie de cola, tem a funo de manter juntos os gros de areia. E isso feito de dois modos: a quente ou a frio. Um dos processos, que usa calor para provocar a reao qumica entre o aglomerante e os gros da areia, aquele chamado de shell molding, que em portugus quer dizer moldagem de casca. Ele realizado da seguinte maneira: 1. Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao desgas-

    te, so fixados em placas, juntamente com os sistemas de ca-nais e os alimentadores.

  • 32

    2. A placa presa na mquina e aquecida por meio de bicos de gs at atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250C).

    3. A placa ento girada contra um reservatrio contendo uma mistura de areia/resina de modo que o modelo fique envolto por essa mistura.

    4. O calor funde a resina que envolve os gros de areia e essa mistura, aps algum tempo (15 segundos), forma uma casca (shell) com a espessura necessria (entre 10 e 15 mm) so-bre o modelo.

  • 33

    5. A cura da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa quando a placa colocada em uma estufa em tem-peraturas entre 350 e 450C.

    6. Aps 2 ou 3 minutos, a casca extrada do modelo por meio de pinos extratores.

    Por causa da caracterstica do processo, a casca corresponde a uma metade do molde. Para obter o molde inteiro, necessrio colar duas metades. Esse processo de moldagem permite que os moldes e machos sejam estocados para uso posterior. Alm disso, ele fornece um bom acabamento para a superfcie da pea, alta estabilidade di-mensional para o molde, possibilidade de trabalhar com tolern-cias mais estreitas, facilidade de liberao de gases durante a solidificao. totalmente mecanizado e automatizado e ade-quado para peas pequenas e de formatos complexos. A fundio das peas feita por gravidade. A maior desvantagem desse processo o custo mais elevado em relao moldagem em areia verde. Mas existe outra maneira de se obter o endurecimento, ou cura, da resina sem a utilizao de calor. o processo de cura a frio no qual a resina empregada se encontra em estado lquido. Para que a reao qumica seja desencadeada, adiciona-se um catalisador mistura de resina com areia limpa e seca.

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    Essa mistura feita, por meio de equipamentos, na hora da mol-dagem e deve ser empregada imediatamente porque a reao qumica de cura comea a se desenvolver assim que a mistura est pronta. O processo o seguinte: 1. Os modelos, que podem ser feitos de madeira, so fixados em

    caixas. 2. A mistura areia/resina/catalisador feita e continuamente

    despejada e socada dentro da caixa, de modo a garantir sua compactao.

    3. A reao de cura inicia-se imediatamente aps a moldagem e se completa algumas horas depois.

    4. O modelo retirado girando-se a caixa 180. 5. O molde ento pintado com tintas especiais para fundio.

    Estas tm duas funes: aumentar a resistncia do molde s tenses geradas pela ao do metal lquido, e dar um melhor acabamento para a superfcie da pea fundida.

    6. O molde aquecido com maarico ou levado para uma es-tufa para a secagem da tinta.

    Com esse processo, os fundidores obtm moldes mais rgidos para serem usados para a produo de peas grandes e de for-matos complicados com bom acabamento de superfcie. O vaza-mento do metal feito por gravidade. A cura a frio um processo de moldagem mais caro quando comparado aos outros processos que usam areia. Alm disso, os catalisadores so compostos de substncias cidas e corrosivas, que exigem muito cuidado na manipulao porque so muito txi-cas. Esta aula procurou resumir as informaes mais relevantes sobre a fundio que usa moldes feitos com misturas que tm a areia como material predominante. Sempre que voc pegar um pedao de metal que deve ser trabalhado para se transformar em uma pea, tente imaginar o caminho que ele percorreu antes de che-gar a voc. Ser que ele foi fundido em moldes de areia?

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    Pare! Estude! Responda! Exerccios 6. O quadro a seguir est incompleto. Estude bem a aula e tente

    completar as informaes que faltam. Processo de moldagem

    Material do molde

    Mtodo de vazamento

    Caractersticas Emprego Vantagens Desvantagens

    Areia verde Por gravida-de

    Molde destru-do.

    A areia reapro-veitada.

    O mais usado para ao e ferro fundido.

    Maior eroso quando as peas fundidas so maiores.

    Areia + resina sinttica termo-fixa.

    Por gravida-de.

    Produo de peas peque-nas em gran-des quantida-des.

    Bom acaba-mento para a superfcie das peas.

    Cura a frio. Por gravida-de.

    Moldes mais rgidos

    7. Responda: a) Qual a diferena bsica entre o processo de moldagem

    a verde e o processo shell? b) A seqncia de produo de moldes em shell, apresen-

    tada a seguir, est correta? O modelo aquecido inserido na mistura de arei-

    a/resina. Aps certo tempo de cura na estufa, a resina endurece

    completamente. Formao da casca com a espessura necessria. Extrao da casca.

    ( ) Sim ( ) No

    c) Se a seqncia no estiver certa, reescreva as frases na ordem correta.

    d) Qual a diferena entre o processo shell e cura a frio quanto: ao endurecimento da resina; ao modelo; extrao do modelo.

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    Gabarito 1. a) Moldes de areia, moldes metlicos. b) Moldagem em areia. c) Moldagem em areia verde. 2. a) 5; b) 7; c) 2; d) 4; e) 6; f) 1; g) 3; h) 8. 3. a) (V) b) (V) c) (F) d) (V) e) (F) 4. c) A contrao da pea ocorre durante a solidificao. e) O molde precisa ter resistncia suficiente para suportar a

    presso do metal lquido. 5. a) Areia-base (slica. zirconita ou cromita), aglomerante (argi-

    la) e gua. b) Vantagens Desvantagens

    menor distoro de formato que nos mtodos com areia seca.

    boa estabilidade dimensional.

    controle de areia mais crtico que nos outros processo.

    estabilidade dimensional menor nas peas de maior tamanho.

    6. Processo de

    moldagem Material do

    molde Caractersticas Emprego Vantagens Desvantagens

    areia de fundio

    mais barato

    shell molding

    moldes mais rgidos para serem usados na produo de peas grandes e formatos complica-dos.

    custo mais elevado em relao a mol-dagem em rea verde

    resina em estado lquido catalisador, areia limpa

    para obteno de moldes mais rgidos para serem usados a produo de peas grandes e de formatos complicados

    endurecimento da resina sem utilizao de calor

    processos mais caros e os catali-sadores so com-postos de substn-cias cidas, corro-sivas e txicas processos mais caros e os catali-sadores so com-postos de substn-cias cidas, corro-sivas e txicas

  • 37

    7. a) O custo do processo shell mais elevado. b) No c) O modelo aquecido inserido na mistura, areia/resina;

    forma-se a casca com a espessura desejada; aps certo tempo de areia, a resina endurece; a casca extrada.

    d) Processo Endurecimento Modelo Extrao do modelo Shell por calor de metal por pino extrator cura a frio por catalisador de madeira manual

  • 38

    Fundir preciso At agora estudamos processos de fundio que, de maneira geral, se caracterizam pela produo de peas brutas com algu-ma variao dimensional e cuja superfcie demanda processos posteriores de acabamento. Moldagem a verde, shell molding, cura a frio, que usam areia para formar o molde, so os processos mais utilizados dos quais resultam esse tipo de produto. Cada um deles tem suas limita-es e seu emprego determinado por fatores como: capacidade instalada da empresa, equipamentos disponveis, material a ser fundido, tipo de pea, formato, tamanho, acabamento da superf-cie... Mas, e se a gente quiser produzir peas fundidas com qualidade e preciso dimensional? Ser que possvel? No vamos res-ponder ainda. Estude esta aula e encontre voc mesmo as res-postas. Fundio de preciso Como voc j sabe, produzir peas por fundio basicamente fazer um modelo, fazer um molde a partir desse modelo, e vazar (despejar) metal lquido dentro do molde. O que diferencia um processo do outro tanto o modo como o metal lquido vazado (pode ser por gravidade ou presso) quanto o tipo de moldagem utilizado (em moldes de areia ou em moldes metlicos).

  • 39

    Por outro lado, a escolha do processo determinada principal-mente pelo tipo de produto final que voc quer obter. Assim, se voc quiser produzir um produto fundido com determinado peso mximo de 5 kg, formato complexo, melhor acabamento de super-fcie e tolerncias mais estreitas em suas medidas, ou seja, um produto com caractersticas aliadas qualidade do produto usi-nado, ser necessrio usar o processo de fundio de preciso. Por esse processo, pode-se fundir ligas de alumnio, de nquel, de magnsio, de cobre, de cobre-berlio, de bronze-silcio, lato ao silcio, ligas resistentes ao calor, alm do ao e do ao inoxidvel para a produo de peas estruturais para a indstria aeronuti-ca, para motores de avio, equipamentos aeroespaciais, de pro-cessamento de dados, turbinas a gs, mquinas operatrizes, e-quipamentos mdicos, odontolgicos, pticos etc. Em qual aspecto a fundio de preciso se diferencia dos outros processos de fundio? Exatamente na confeco dos modelos e dos moldes. Enquanto nos processos por fundio em areia que estudamos na aula anterior, o modelo reaproveitado e o molde destrudo aps a produo da pea, na fundio de preciso tanto o modelo quanto o molde so destrudos aps a produo da pea. Espere um pouco! Tanto os modelos quanto os moldes so destrudos?! Como isso?! Se essa pergunta veio sua cabe-a, sinal que voc est ligado. Vamos explicar. Em primeiro lugar, devemos saber que os modelos para a confec-o dos moldes so produzidos em cera a partir de uma matriz metlica formada por uma cavidade com o formato e dimenses da pea desejada. A cera, que no se assemelha quela que usamos no assoalho da nossa casa, um material que derrete com o calor. E no estado lquido que ela injetada dentro da matriz para formar os modelos. O molde produzido a partir de uma pasta ou lama refratria feita com slica ou zirconita, na forma de areia muito fina, misturada

  • 40

    com um aglomerante feito com gua, silicato de sdio e/ou silica-to de etila. Essa lama endurece em contato com o ar e nela que o modelo de cera ou plstico mergulhado. Quando a lama endu-rece em volta do modelo, forma-se um molde rgido. Aps o endu-recimento da pasta refratria, o molde aquecido, o modelo der-retido, e destrudo. Essa casca endurecida o molde propriamente dito e nele que o metal lquido vazado. Assim que a pea se solidifica, o molde inutilizado. Por causa das caractersticas desse processo, ele tambm pode ser chamado de fundio por moldagem em cera perdida. Resumindo, a fundio por moldagem em cera perdida apresenta as seguintes etapas:

    1. A cera fundida injetada na matriz para a produo do mode-

    lo e dos canais de vazamento.

    2. Os modelos de cera endurecida so montados no canal de alimentao ou vazamento.

    3. O conjunto mergulhado na lama refratria.

  • 41

    4. O material do molde endurece e os modelos so derretidos e escoam.

    5. O molde aquecido preenchido com metal lquido por gravi-dade, centrifugao ou a vcuo.

    6. Depois que a pea se solidifica, o material do molde que-

    brado para que as peas sejam retiradas.

  • 42

    7. As peas so rebarbadas e limpas.

    Em muitos casos, as peas obtidas por esse processo chegam a dispensar a usinagem devido qualidade do acabamento de su-perfcie obtido. Mesmo quando a usinagem faz-se necessria, demanda acabamento mnimo e isso reduz os custos de produ-o. Pare! Estude! Responda

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    Exerccios 1. Responda: a) Por que tanto o molde quanto o modelo so destrudos no

    processo de fundio de preciso? b) De que material so feitos os modelos e os canais? c) Como os modelos e moldes so produzidos? d) Qual o outro nome dado ao processo de fundio de

    preciso? 2. Escreva Sim para as afirmaes corretas e No para as erra-

    das. a) O processo de fundio de preciso pode dispensar usi-

    nagens posteriores nas peas. ................ b) A qualidade da superfcie das peas muito ruim. ............. c) As peas obtidas com a fundio de preciso so peque-

    nas (at 5 kg) e apresentam formatos complexos............... d) Apenas alguns tipos de ligas podem ser fundidas pelo

    processo de fundio de preciso. ................ e) Na fundio de preciso tanto o modelo quanto o molde

    so destrudos aps a produo da pea. ................ f) Para que se formem os modelos, o plstico e a cera, em

    estado lquido, so injetados na matriz................. Vantagens e desvantagens Como qualquer processo de fabricao, a fundio de preciso tem suas vantagens e desvantagens. Suas principais vantagens so: Possibilidade de produo em massa de peas de formatos

    complicados, difceis ou impossveis de se produzir por proces-sos convencionais de fundio ou mesmo por usinagem.

    Possibilidade de reproduo de detalhes precisos de constru-o, cantos vivos, paredes finas etc.

    Possibilidade de obteno de maior preciso dimensional e superfcies com melhor acabamento.

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    Devido ao bom acabamento e preciso dimensional das peas produzidas por esse processo, no h necessidade da preocu-pao com a utilizao de ligas de fcil usinagem.

    Possibilidade de utilizao de praticamente qualquer metal ou liga.

    Possibilidade de controle rigoroso da estrutura do material fun-dido de modo a garantir o controle preciso das propriedades mecnicas da pea produzida.

    Por outro lado, as desvantagens so: As dimenses e o peso das peas so limitados (cerca de 5kg),

    devido ao custo elevado e capacidade dos equi-pamentos disponveis

    O custo se eleva medida que o tamanho da pea aumenta. Para peas maiores (entre 5 e 25 kg), o investimento inicial

    muito elevado. No se esquea de que, apesar das desvantagens, o que co-manda a escolha , em ltima anlise, o produto que se quer pro-duzir. E, no caso da fundio de preciso, seu emprego indica-do para aplicaes bem especficas que compensam os altos custos da produo. Pare! Estude! Responda! Exerccio 3. Assinale com um X as afirmaes que se referem fundio

    de preciso. a) ( ) Possibilidade de produo de peas com detalhes

    precisos de construo, cantos vivos e paredes finas. b) ( ) Produo de peas usando molde feito com areia e

    resina. c) ( ) Utilizao de modelos de madeira ou metal. d) ( ) As peas so produzidas com pouco ou nenhum so-

    bremetal para usinagem. Gabarito

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    1. a) O modelo feito de cera derretido para formar a cavidade do molde. O molde destrudo para a retirada das peas solidificadas.

    b) de cera. c) Os moldelos em cera - que injetada em estado lquido

    dentro da matriz - e os moldes so produzidos a partir de uma pasta ou lama refratria que endurece em contato com o ar.

    d) Fundio por moldagem em cera perdida. 2. a) sim b) no c) sim d) sim e) sim f) sim 3. a) d)

  • 46

    Esse molde (quase) para sempre Manuais ou mecanizados, de preciso, no importa qual o pro-cesso de fundio que tenhamos estudado at agora, todos ti-nham em comum duas coisas: o fato de que o material bsico para a confeco dos moldes era, na maioria dos casos, areia e que aps a produo da pea o molde era destrudo. Acontece que, ao lado de todas as vantagens que a areia apre-senta na confeco de moldes, existem sempre os problemas comuns sua utilizao para a fundio: quebras ou deforma-es dos moldes, incluses de gros de areia na pea fundida, problemas com os materiais aglomerantes e com as misturas de areia, e assim por diante. Dependendo do trabalho que se quer realizar, da quantidade de peas a serem fundidas e, principalmente, do tipo de liga metlica que ser fundida, o fabricante tem que fundir suas peas em ou-tro tipo de molde: os moldes permanentes, que dispensam o uso da areia e das misturas para sua confeco. Veja, nesta aula, como isso feito. O que um molde permanente Os processos de fundio por molde permanente usam moldes metlicos para a produo das peas fundidas. Por esses pro-cessos realiza-se a fundio por gravidade ou por presso. Usar um molde permanente significa que no necessrio pro-duzir um novo molde a cada pea que se vai fundir. A vida til

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    de um molde metlico permite a fundio de at 100 mil peas. Um nmero to impressionante deveria possibilitar a extenso de seu uso a todos os processos de fundio. S que no bem assim. A utilizao dos moldes metlicos est restrita aos metais com temperatura de fuso mais baixas do que o ferro e o ao. Esses metais so representados pelas ligas com chumbo, zinco, alum-nio, magnsio, certos bronzes e, excepcionalmente, o ferro fundi-do. O motivo dessa restrio que as altas temperaturas neces-srias fuso do ao, por exemplo, danificariam os moldes de metal. Os moldes permanentes so feitos de ao ou ferro fundido ligado, resistente ao calor e s repetidas mudanas de temperatura. Mol-des feitos de bronze podem ser usados para fundir estanho, chumbo e zinco. Os produtos tpicos da fundio em moldes permanentes so: bases de mquinas, blocos de cilindros de compressores, cabe-otes, bielas, pistes e cabeotes de cilindros de motores de au-tomveis, coletores de admisso. Esses produtos, se comparados com peas fundidas em moldes de areia, apresentam maior uniformidade, melhor acabamento de superfcie, tolerncias dimensionais mais estreitas e melhores propriedades mecnicas. Por outro lado, alm de seu emprego estar limitado a peas de tamanho pequeno e produo em grandes quantidades, os mol-des permanentes nem sempre se adaptam a todas as ligas met-licas e so mais usados para a fabricao de peas de formatos mais simples, porque uma pea de formas complicadas dificulta no s o projeto do molde, mas tambm a extrao da pea aps o processo de fundio. Para fundir peas em moldes metlicos permanentes, pode-se vazar o metal por gravidade. Nesse caso, o molde consiste em

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    duas ou mais partes unidas por meio de grampos para receber o metal lquido. Isso pode ser feito manualmente.

    A montagem dos moldes tambm pode ser feita por meio de dis-positivos mecnicos movidos por conjuntos hidrulicos, que co-mandam o ciclo de abertura e fechamento dos moldes. Tanto os moldes quanto os machos so cobertos com uma pasta adesiva rala feita de material refratrio cuja funo, alm de pro-teger os moldes, impedir que as peas grudem neles, facilitando a desmoldagem. A fundio com moldes metlicos tambm feita sob presso. Nesse caso, o molde chama-se matriz. Esse o assunto da pr-xima parte desta aula.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccios 1. Responda com Sim ou No. a) A fundio em moldes permanentes usa areia? .......... b) Uma das caractersticas desse processo a longa vida til

    do molde? ........ c) O vazamento em moldes permanentes pode ser feito por

    gravidade ou sob presso? ........ d) Nesse processo, o molde sempre de ao? ........ e) Esse processo se aplica a metais com altas temperaturas

    de fuso como o ao? ........ g) O processo mais empregado para a fundio de peas

    de formatos mais simples? ........ 2. Complete as frases usando as seguintes palavras: os disposi-

    tivos, a matriz, uma pasta, a produo, manualmente, o for-mato, a gravidade, a pea.

    a) Na fundio em moldes permanentes, .......... de peque-no tamanho, .......... feita em grandes quantidades e .......... das peas simples.

    b) O metal vazado por .......... e o fechamento do molde pode ser feito .......... ou por meio de .......... mecnicos.

    c) Na fundio sob presso o molde chama-se ........... d) Tanto .......... quanto o macho so cobertos por ..........

    adesiva rala. Fundio sob presso Os moldes metlicos tambm so usados no processo de fundi-o sob presso. Este consiste em forar o metal lquido a pene-trar na cavidade do molde, chamado de matriz. A matriz, de ao-ferramenta tratado termicamente, geralmente construda em duas partes hermeticamente fechadas no momen-to do vazamento do metal lquido. O metal bombeado na cavi-dade da matriz sob presso suficiente para o preenchimento total

  • 50

    de todos os seus espaos e cavidades. A presso mantida at que o metal se solidifique. Ento, a matriz aberta e a pea eje-tada por meio de pinos acionados hidraulicamente.

    Muitas matrizes so refrigeradas a gua. Isso importante para evitar superaquecimento da matriz, a fim de aumentar sua vida til e evitar defeitos nas peas.

    Para realizar sua funo, as matrizes tm que ter resistncia sufi-ciente para agentar o desgaste imposto pela fundio sob pres-so, e so capazes de suportar entre 50 mil e 1 milho de inje-es.

  • 51

    Mquinas de fundio sob presso A fundio sob presso automatizada e realizada em dois tipos de mquina: mquina de cmara quente; mquina de cmara fria. Em princpio, o processo de fundio sob presso realizado na mquina de cmara quente utiliza um equipamento no qual existe um recipiente aquecido onde o metal lquido est depositado. No seu interior est um pisto hidrulico que, ao descer, fora o me-tal lquido a entrar em um canal que leva diretamente matriz. A presso exercida pelo pisto faz com que todas as cavidades da matriz sejam preenchidas, formando-se assim a pea. Aps a solidificao do metal, o pisto retorna sua posio inicial, mais metal lquido entra na cmara, por meio de um orifcio, e o pro-cesso se reinicia. Uma representao esquemtica desse equi-pamento mostrada ao lado.

    Essa mquina dotada de duas mesas: uma fixa e outra mvel. Na mesa fixa ficam uma das metades da matriz e o sistema de injeo do metal. Na mesa mvel localizam-se a outra metade da matriz, o sistema de extrao da pea e o sistema de abertura, fechamento e travamento da mquina. Ela usada quando o metal lquido se funde a uma temperatura que no corri o material do cilindro e do pisto de injeo, de

  • 52

    modo que ambos possam ficar em contato direto com o banho de metal.

    Se a liga se funde a uma temperatura mais alta, o que prejudica-ria o sistema de bombeamento (cilindro e pisto), usa-se a m-quina de fundio sob presso de cmara fria, empregada princi-palmente para fundir ligas de alumnio, magnsio e cobre. O princpio de funcionamento desse equipamento o mesmo. A diferena que o forno que contm o metal lquido uma unidade independente, de modo que o sistema de injeo no fica dentro do banho de metal. Veja representao esquemtica ao lado.

    A mquina de fundio sob presso em cmara fria pode ser: horizontal, na qual o pisto funciona no sentido horizontal; vertical, na qual o sistema de injeo funciona no sentido verti-

    cal.

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    Vantagens e desvantagens Como todo o processo de fabricao, a fundio sob presso tem uma srie de vantagens e desvantagens. As vantagens so: peas de ligas como a de alumnio, fundidas sob presso, a-

    presentam maiores resistncias do que as fundidas em areia; peas fundidas sob presso podem receber tratamento de su-

    perfcie com um mnimo de preparo prvio da superfcie; possibilidade de produo de peas com formas mais comple-

    xas; possibilidade de produo de peas com paredes mais finas e

    tolerncias dimensionais mais estreitas; alta capacidade de produo; alta durabilidade das matrizes. As desvantagens so: limitaes no emprego do processo: ele usado para ligas

    no-ferrosas, com poucas excees; limitao no peso das peas (raramente superiores a 5 kg.); reteno de ar no interior das matrizes, originando peas in-

    completas e porosidade na pea fundida; alto custo do equipamento e dos acessrios, o que limita seu

    emprego a grandes volumes de produo. A indstria automobilstica utiliza uma grande quantidade de pe-as fundidas sob presso: tampas de vlvulas, fechaduras, car-caas de motor de arranque, maanetas, caixas de cmbio de mquinas agrcolas. O mesmo acontece com a indstria aeronu-tica, que usa peas fundidas principalmente de ligas de alumnio e magnsio. Essa variedade de produtos indica a importncia desse processo de fabricao dentro do setor de indstria metal-mecnica. Por isso, estude tudo com ateno e faa os exerccios a seguir.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccios 3. Responda: a) Qual o princpio da fundio sob presso? b) Quais tipos de mquinas so usados na fundio de pres-

    so? 4. Sublinhe as palavras entre parnteses que melhor completam

    as frases a seguir: a) Na mquina de cmara (a quente/a frio), o sistema de in-

    jeo fica imerso no metal lquido. b) Quando o sistema de injeo fica (fora/dentro) do recipien-

    te contendo o metal lquido, a mquina chamada de c-mara (a quente/a frio).

    c) A matriz (raramente/geralmente) construda em duas partes que (devem/no devem) ser fechadas hermetica-mente no momento do vazamento do metal lquido.

    d) Muitas matrizes so refrigeradas (a ar/a gua) para evitar o superaquecimento e, assim, (aumentar/diminuir) sua vi-da til.

    5. Cite duas vantagens e duas desvantagens do processo de

    fundio sob presso. Gabarito 1. a) no b) sim c) sim d) no e) no g) sim 2. a) A pea, a produo, o formato. b) gravidade, manualmente, dispositivos. c) Matriz. d) Os moldes, uma pasta. 3. a) O metal lquido injetado sob presso para dentro do

    molde metlico ou matriz. A injeo do metal feita por meio de pistes hidrulicos.

    b) Cmara quente e cmara fria.

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    4. a) A quente b) fora/a frio c) geralmente, devem d) a gua, aumentar 5. - Vantagens: Peas de ligas como a de alumnio apresen-

    tam maiores resistncias do que fundidas em areia. - Possibilidade de produo de peas com formas mais

    complexas. - Desvantagens: Limitao no peso das peas (raramente

    superior a 5 kg). - Reteno de ar no interior das matrizes

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    A fundio fica automtica Imagine que aps tantas informaes sobre o processo de fundi-o e confiante nos conhecimentos adquiridos, voc tenha deci-dido abrir seu prprio negcio: uma empresa destinada a fundir peas pequenas de alumnio. Placa na porta, telefone na lista, forno para a fuso do metal, ca-dinhos, enfim, os apetrechos bsicos que toda empresa de fundi-o que se preze deve ter. At um assistente, aquele seu cunha-do que estava desempregado, voc j arrumou. No entanto, falta o mais importante: o cliente. Uma semana, duas semanas, nada. De visita mesmo s um fiscal que at elogiou suas instalaes, mas infelizmente no precisava de nenhuma pea fundida. Aps um ms, quando voc j pensava em desistir, chega, enfim o to esperado provvel cliente. um comprador de uma empresa de eletrodomsticos. Bate-papo, cafezinho, estudo do desenho da pea. Voc j est quase se sentindo um grande empresrio, quando o comprador proclama em tom de desafio: Mas eu preciso de seiscentas peas...E pr daqui a trinta dias. Seu sorriso desaparece. O do seu cunhado tambm. Afinal tantas peas para entregar em to pouco tempo uma tarefa que pare-ce impossvel. Voc queria servio, mas assim j demais. Voc, no entanto, no quer rejeitar sua primeira oportunidade de traba-lho. Ajeita-se na cadeira, cruza as mos no peito, mira o teto, faz uma cara de desprezo e dispara: Fcil!. E seu cunhado quase morre engasgado num gole de caf.

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    Seu problema agora o de como produzir mais peas em menos tempo e, claro, sem sacrificar a segurana na operao dos equipamentos e a qualidade do produto. Afinal, voc no quer que este seja seu primeiro e ltimo cliente. Mas, no se desespere. Muitas e muitas empresas j tiveram ou vo ter que resolver este mesmo tipo de problema. Voc no est sozinho. Este problema aparece quando se tem que passar de uma fase quase artesanal de produo, caracterizada por uma pequena quantidade de produtos feitos sob encomenda, para uma produo em escala industrial composta por grandes lotes. A soluo chama-se automatizao ou automao. A mquina e o homem A automao no uma coisa nova. Mquinas e processos de fabricao automticos existem h muito tempo. A prpria linha de montagem, criada pela indstria automobilstica para produzir uma grande quantidade de carros a baixo preo, do comeo deste sculo. Embora no contasse necessariamente com m-quinas automticas, a linha de montagem consistia na automao do processo de fabricao em si. Cada operrio tinha uma funo tpica bem definida, capaz de ser executada de forma repetitiva durante toda a jornada de trabalho. A partir da dcada de 50, a automao ganhou um importante aliado: o computador. As mquinas automticas que passaram a utilizar o computador ganharam uma caracterstica importante chamada flexibilidade, ou seja, a capacidade do processo de fa-bricao de se adaptar facilmente s mudanas do mercado con-sumidor. Imagine, no seu caso que, alguns dias aps ter aceito aquele pe-dido, o comprador da mesma empresa volte e lhe diga que os planos mudaram. A empresa fez uma pesquisa de mercado e decidiu lanar trs modelos de produtos diferentes. Assim, em vez daquela nica pea fundida agora sero trs. E, em vez de seiscentas peas iguais, sero duzentas peas de cada tipo.

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    Perceba que, agora, seu problema mudou. Embora a quantidade total de peas a serem fabricadas no tenha mudado, sua diver-sidade aumentou. As mquinas automticas que utilizam computador destinam-se soluo deste tipo de problema. Nas mquinas simplesmente automticas, a mudana de um produto para outro tem que ser feita trocando-se peas e efetuando regulagens demoradas. Nas mquinas computadorizadas, por outro lado, quando se deseja fabricar outro produto, basta definir uma nova seqncia de ope-raes. E essa nova seqncia de operaes, que pode ser com-parada a uma receita de bolo, chamada de programa. Pare! Estude! Responda! Exerccio 1. Responda s seguintes perguntas. a) Qual a melhor soluo para uma empresa que deseja mu-

    dar sua linha de produo de quase artesanal para a pro-duo de grandes lotes em escala industrial?

    b) O que a linha de montagem de automveis do comeo do sculo tem em comum com a automao?

    c) Qual foi o principal aliado que as mquinas automticas ganharam a partir da dcada de 50?

    d) Qual a caracterstica fundamental adquirida pela mquina automtica a partir da utilizao do computador?

    e) Em uma linha de produo, qual a diferena entre as mquinas automticas e mquinas computadorizadas?

    Nosso amigo, o computador Atualmente quase impossvel pensar em automao industrial sem se lembrar do nosso amigo computador. Ele est presente em praticamente todos os processos de fabricao. Na fundio no podia ser diferente. Sua utilizao aqui comea j bem antes do vazamento do metal no molde.

  • 59

    No projeto de uma pea a ser fundida j se utiliza o computador para analisar a capacidade dessa pea de suportar esforos sem se deformar ou romper, de suportar as variaes de temperatura, de permitir o fluxo adequado de lquidos e gases, enfim, de cum-prir sua futura funo com eficincia. E, veja bem, toda essa an-lise feita sem ter que se construir uma pea real. A fabricao s ser aprovada quando estas anlises conclurem que a pea funcionar adequadamente. Ainda na fase de projeto, outros aspectos, como por exemplo, a geometria da pea, so consideradas a fim de facilitar sua extra-o do molde. Outro ponto a ser analisado a localizao ade-quada dos canais de vazamento e distribuio do metal de modo que se propicie um enchimento correto do molde. As sobremedi-das tambm so consideradas na fabricao do modelo, para que a pea, ao contrair durante o resfriamento, chegue ao seu tama-nho correto. Todas essas tarefas so agilizadas com o auxlio do computador. Uma vez obtidos os desenhos finais da pea e do seu modelo de fundio, a fase seguinte a de construo deste modelo. Pare! Estude! Responda! Exerccio 2. Escreva F para as afirmaes erradas e V para as afirmaes

    certas apresentadas a seguir. Depois, reescreva corretamente as afirmaes que voc considerou erradas.

    a) ( ) A automao industrial est intimamente ligada utilizao do computador.

    b) ( ) No processo de fundio, a utilizao do computa-dor comea bem depois do vazamento do metal no molde.

    c) ( ) O computador ajuda a analisar, no projeto, a capa-cidade da pea de suportar esforos sem se defor-mar ou romper.

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    d) ( ) Toda a anlise feita pelo computador no projeto de uma pea a ser fundida, realizada construindo-se uma pea real.

    e) ( ) O computador analisa tambm a geometria da pea, a localizao dos canais de vazamento e as sobre-medidas.

    Construindo o modelo No processo convencional de construo do modelo, sua preci-so dimensional e acabamento da superfcie dependem quase que exclusivamente da habilidade de um profissional chamado modelador de fundio. Eles so verdadeiros artistas que escul-pem, normalmente em madeira, as formas por vezes complexas da futura pea fundida. Muitas vezes, devido sua geometria complicada, tais modelos precisam ser confeccionados por meio da montagem ou colagem de vrias peas. um trabalho delica-do e demorado. Novamente a automao se faz presente para facilitar o trabalho. A partir do desenho do modelo realizado com o auxlio do compu-tador, produz-se um programa, ou seja, uma seqncia de opera-es na forma de cdigos. Este programa controla os movimentos da ferramenta de uma mquina operatriz computadorizada. A ferramenta, por sua vez, esculpe a geometria do modelo na ma-deira, metal, plstico, isopor ou outro material.

    O ser humano s aparece novamente para dar o acabamento final da superfcie do modelo, eliminando as marcas deixadas pela ferramenta. A habilidade, viso e tato humanos necessrios

  • 61

    realizao desta tarefa ainda no conseguiram ser incorporados com sucesso em mquinas automticas. Pronto e acabado o mo-delo, passa-se construo do molde. Pare! Estude! Responda! Exerccio 3. Complete as frases a seguir. a) No processo convencional de construo do modelo, a

    ......................... e a .................................. dependem qua-se que exclusivamente da habilidade do modelador de fundio.

    b) O programa para a construo do modelo feito a partir do .............................. feito com auxlio do computador.

    c) Quando se usa o computador para construir um modelo, o modelador s est presente para dar o ............................. da superfcie do modelo, eliminando as .............................. deixadas pela ................................. .

    A hora e a vez do molde A fabricao automatizada de moldes utiliza-se de mquinas de moldagem.

  • 62

    Este tipo de mquina tem por objetivo aumentar a produo e a qualidade dos moldes e j existe h bastante tempo. No entanto, a operao das mquinas foi-se automatizando com o tempo, primeiramente com o auxlio de mecanismos, depois com o uso de componentes eltricos, principalmente os rels, e finalmente, utilizando-se de computadores. Ao homem restaram apenas as tarefas de superviso e manuteno do equipamento, alm da realizao de uma ou outra tarefa operacional, como a colocao de grampos e parafusos para fechar o molde, cuja automao invivel do ponto de vista tcnico ou econmico. Essas mquinas apresentam as seguintes funes: Receber as caixas dos moldes; Preencher caixas com areia de moldagem; Compactar a areia contra as paredes das caixas e contra o

    modelo; Posicionar os machos; Confeccionar os canais de vazamento; Fechar a caixa. As mesmas tcnicas utilizadas pelo homem na moldagem manual foram transferidas para essas mquinas. Assim, se o ser humano utiliza-se de vibradores manuais para facilitar a acomodao da areia na caixa do molde, a mquina tambm se utiliza da vibrao com o mesmo propsito. Se o homem soca a areia utilizando fer-ramentas manuais, a mquina tambm o faz, porm agora com o uso de prensas pneumticas ou hidrulicas. Dessa forma, para cada etapa de seu trabalho manual, o homem encontrou um mecanismo, de complexidade maior ou menor, des-tinado a substitu-lo. Em seguida, controlou esses vrios mecanismos por meio de um computador que envia ordens para motores eltricos e pistes pneumticos e fica sabendo o que se passa na mquina pelos componentes eltricos e eletrnicos: os sensores. Assim, podemos pensar no computador como o crebro da m-quina, os motores e pistes como seus braos, os sensores como

  • 63

    seus olhos e ouvidos. E finalmente o programa, aquela seqn-cia de instrues semelhante a uma receita de bolo, lembra-se? Pois bem, o programa pode ser comparado, grosso modo, inte-ligncia da mquina. Pare! Estude! Responda! Exerccios 4. Assinale a alternativa correta: a) A mquina de moldagem tem por objetivo 1. ( ) aumentar a produo e a qualidade dos moldes. 2. ( ) melhorar a qualidade dos moldes. 3. ( ) restringir a produo e limitar a manuteno. 4. ( ) controlar a qualidade e limitar a produo dos mol-

    des. b) Com a implantao da mquina de moldagem controlada

    por computador, a interveno do homem no processo restringe-se a:

    1. ( ) montar e desmontar os moldes. 2. ( ) desenhar o modelo. 3. ( ) controlar os movimentos das ferramentas. 4. ( ) uma ou outra tarefa operacional como a colocao de

    grampos e parafusos. 5. Organize seqencialmente as funes da mquina de molda-

    gem, numerando de 1 a 6 as frases abaixo. a) ( ) posicionar os machos b) ( ) preencher caixas com areia de moldagem c) ( ) fechar a caixa d) ( ) confeccionar os canais de vazamento e) ( ) receber as caixas dos moldes f) ( ) compactar a areia contra as paredes das caixas e

    contra o modelo

  • 64

    O vazamento Preparado o molde, este levado por uma esteira transportadora estao de vazamento. Esta estao composta por cadinhos que so alimentados por metal lquido a partir de um forno de fuso. Esta etapa do processo de fundio traz, em relao automa-o, uma justificativa adicional quelas j vistas: a segurana industrial. O calor existente neste setor faz com que o trabalho dos operadores seja bastante fatigante. Alm disso, a repetio montona da mesma operao e a presena de metais fundidos em elevadas temperaturas so convites aos acidentes de traba-lho. Assim, as mquinas automticas encontram aqui um campo de aplicao bastante promissor, tanto do ponto de vista econ-mico como de proteo sade do trabalhador. Dentre essas mquinas automticas merecem destaque os robs industriais, mquinas computadorizadas que, em alguns modelos, assemelham-se anatomia de um brao humano. Os robs po-dem realizar uma grande diversidade de tarefas, dentre elas o vazamento de metal lquido nos moldes.

    Finalmente, aps o tempo de resfriamento, os moldes so abertos e as peas retiradas. Nesta etapa, a automao completa difcil, principalmente se as peas so muito grandes ou se o nmero de tipos diferentes de peas elevado. O objetivo bsico desta eta-pa separar as caixas, as peas fundidas e as areias do molde e dos machos.

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    As caixas dos moldes retornaro primeira fase do processo. Os canais de vazamento e distribuio devero ser retirados das peas fundidas. Se as peas forem pequenas, esta etapa pode contar com a utilizao de operaes de tamboreamento. O pro-cesso que normalmente no automtico, consiste na colocao das peas a serem rebarbadas dentro de um recipiente rotativo: o tambor. Quando este tambor gira, as peas em seu interior cho-cam-se contra suas paredes e umas contra as outras. As rebar-bas ento, so retiradas pelo impacto e pelo atrito resultantes.

    Sem os canais, a pea ainda pode apresentar rebarbas que pre-judicam seu funcionamento e causam m impresso visual. Nesta fase, a utilizao de robs industriais tem-se mostrado bastante adequada. Com a utilizao de ferramentas abrasivas rotativas, estas mquinas, obedecendo seqncia de instrues os pro-gramas podem se adaptar uma grande variedade de geome-trias de peas e rebarbar seus contornos com preciso e rapidez. Pare! Estude! Responda! Exerccio 6. Responda s seguintes perguntas. a) Cite algumas vantagens da automao da etapa de vaza-

    mento. b) Qual a operao na etapa de vazamento em que a auto-

    mao completa difcil?

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    Automao da fundio sob presso O processo de fundio sob presso apresenta, como voc j viu em aulas anteriores, uma caracterstica importante: utiliza uma mquina especfica a injetora capaz de transformar direta-mente a matria-prima (metal lquido) em produto acabado. A automatizao dessas injetoras pode ser feita sem o auxlio do computador, utilizando-se apenas componentes eltricos ou eletr-nicos para controlar seus movimentos. Mas, as injetoras modernas no dispensam o computador. Esse computador recebe um nome diferente: CLP, abreviao de Controlador Lgico Programvel. Nome bonito, hein?! Mas no se assuste. Ele no passa de um computador com uma tarefa bem definida: controlar mquinas. A partir de um programa, ou seja, aquela seqncia de aes que colocada em sua memria, o CLP deve mandar ordens (sinais eltricos) para os motores eltricos e vlvulas hidrulicas e pneumticas da mquina. Estas vlvulas acionam os pistes que posicionam o bico do injetor no ponto desejado, fecham e abrem o molde e realizam, juntamente com os motores, os demais mo-vimentos da mquina. Para completar a brincadeira, existem os sensores. Os sensores so dispositivos eltricos ou eletrnicos que informam ao CLP se a ordem enviada por ele foi cumprida adequadamente ou no. Caso seja necessrio, o CLP toma providncias para corrigir o desvio entre o que foi programado e o que realmente ocorreu. Alm dos movimentos, o CLP tambm controla a presso de inje-o do metal, a fora de fechamento do molde, a presso e a vazo do leo lubrificante, garantindo, assim, uma grande inde-pendncia da operao da mquina em relao ao homem.

  • 67

    Nas injetoras de cmara quente automticas, o operador deve, periodicamente, abastecer o cadinho da mquina com lingotes de metal. Em muitos casos, mesmo esta tarefa realizada automati-camente por meio de sistemas de alimentao que detectam o nvel de metal no cadinho e o abastecem, caso seja necessrio, com lingotes transportados a partir de um local de armazenamen-to. Nas injetoras de cmara fria, o metal lquido abastecido em quantidade suficiente para produzir as peas de um nico ciclo de injeo, ou seja, entre um fechamento e outro do molde. Esta tarefa pode ser realizada pelo prprio operador ou ser deixada a cargo de um rob. O rob enche, com metal lquido, um pequeno cadinho preso em sua garra e o derrama dentro do injetor da mquina. Em seguida, os passos da seqncia de injeo sero executados por meio do CLP.

    Aps o trmino do ciclo de injeo, o mesmo rob, utilizando-se de outro tipo de ferramenta, pode retirar a pea injetada e deposi-t-la numa esteira, por exemplo. O descarregamento de peas fundidas sob presso foi, inclusive, uma das primeiras tarefas dos robs quando comearam a ser utilizados na indstria no incio da dcada de 60.

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    Pare! Estude! Responda! Exerccio 7. Responda s seguintes perguntas. a) Cite 3 funes das injetoras que podem ser automatiza-

    das. b) Quando trabalha com injetoras, que atividades um rob

    industrial pode realizar? Mais robs O processo de fundio denominado Shell Molding, ou molda-gem em casca, adapta-se muito bem automao. Isto porque, partindo de um nico modelo metlico, devemos fabricar tantos moldes (cascas) quantas forem as peas a serem produzidas. E quando se fala em trabalho repetitivo, impossvel deixar de pensar em automao. Dessa maneira, foram desenvolvidas mquinas que podem realizar automaticamente parte das ope-raes necessrias fabricao dos moldes. Dependendo da complexidade da mquina, pode-se ter desde um simples con-trole automtico da temperatura do modelo metlico, at a sua cobertura com areia e a posterior desmoldagem da casca feitas sem o auxlio do homem. O processo de fundio de preciso, tambm chamado de fun-dio por moldagem em cera perdida, beneficia-se, em parte, da mesma forma de automao utilizada no processo de fundio sob presso. que, como voc j viu em aulas anteriores, na fundio de preciso necessrio produzir um modelo para cada pea. Como o modelo feito de plstico ou cera, e em grande quantidade, nada melhor do que utilizar uma injetora de plsticos. De posse dos modelos, a fabricao dos moldes, no processo de fundio sob presso, tambm pode contar com o auxlio

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    dos robs, para auxiliar na cobertura dos modelos de cera ou plstico com a mistura de areia utilizada no processo.

    Bem, voltando ao incio da aula onde comeamos todo esse papo sobre automao, vejamos como voc poderia resolver o seu problema. Felizmente, nesse caso, voc no ter que se preocupar com todas as fases que descrevemos aqui. Seu cliente j havia proje-tado a pea fundida e, mais que isso, trouxe at o modelo pronto. Alm disso, ele tambm disse que cuidaria das fases de tambo-reamento e rebarbao. Mas tambm no fique to aliviado assim. Voc tem ainda muito trabalho pela frente. Como no h tempo para comprar novas mquinas, voc ter que adaptar as que j tem. Pea a ajuda daqueles seus antigos colegas, mecnicos e eletricistas, do tem-po de fbrica. Aquela sua velha mquina de moldar pode ser par-cialmente automatizada com a ajuda de componentes hidrulicos, pneumticos e eltricos. Na falta de um rob e com um pouco de imaginao, voc pode construir um dispositivo pneumtico para auxiliar no vazamento de metal no molde. Voc ainda no ter um processo to flexvel como gostaria. Ser uma automao conhecida como automao rgida, adequada a uma pequena diversidade de produtos. No

  • 70

    entanto, poder ajud-lo a atender seu cliente de forma satisfat-ria. Para os prximos pedidos, no entanto, seria bom voc j ir pen-sando na utilizao de mquinas computadorizadas. Elas traro mais flexibilidade ao seu processo de fabricao, permitindo que voc se adapte mais rapidamente s mudanas nas necessida-des do mercado consumidor. E a, ento, quem ter que se mo-dernizar ser seu concorrente. Pare! Estude! Responda! Exerccios 8. Responda s seguintes perguntas. a) Por que se diz que o processo de Shell Molding adapta-

    se bem automao? b) Qual a importncia das injetoras de plstico no processo

    de fundio de preciso? 9. Escreva V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas as al-

    ternativas que completam a seguinte afirmao: A utilizao do computador permitiu que as mquinas automticas...

    a) ( ) Ganhassem flexibilidade. b) ( ) Fossem capazes de produzir uma grande quanti-

    dade de um mesmo produto. c) ( ) Fossem capazes de alterar rapidamente o tipo de

    produto fabricado. d) ( ) Gastassem menos energia eltrica. 10. Faa corresponder as tarefas da coluna A com o tipo de re-

    curso utilizado em sua realizao e indicado na coluna B. Coluna A Coluna B a) Retirada de canais

    b) Fabricao do modelo c) Projeto da pea fundida d) Vazamento do metal e) Fabricao do molde

    1. ( ) Computador para analisar esforo 2. ( ) Rob industrial 3. ( ) Mquina de moldagem automtica 4. ( ) Mquina operatriz computadorizada 5. ( ) Tamboreamento

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    Gabarito 1. a) Automatizao ou automao. b) Funo executada sob forma repetitiva. c) Computador. d) Flexibilidade. e) Programa. 2. a) (V) b) (F) c) (V) d) (F) e) (V) 3. a) Preciso dimensional, acabamento da superfcie. b) Desenho. c) Acabamento, marcas, ferramenta. 4. a) 1 b) 4 5. a) (4) b) (2) c) (6) d) (5) e) (1) f) (3) 6. a) Segurana industrial, fator econmico. b) Abertura dos moldes e retirada das peas. 7. a) Controla: presso de injeo do metal, fora do fechamen-

    to do molde, presso e a vazo do leo. b) Abastecer o metal lquido; retirar a pea injetada. 8. a) Por ser um processo repetitivo e, por isso, se adapta muito

    bem automao. b) Permite produzir um modelo de plstico ou cera em gran-

    de quantidade. 9. a) (V) b) (F) c) (V) d) (V) 10. a) (5) b) (4) c) (1) d) (2) e) (3)

  • 72

    E depois da fundio? Panelas, foges, geladeiras, fornos de microondas, microcompu-tadores, automveis, mquinas agrcolas, trens, navios, avies, naves espaciais, satlites... Desde o produto mais simples at o mais sofisticado, todos dependem de processos de fabricao mecnica para existir. E eles so muitos. E se encadeiam para que o produto seja fabricado. Por mais simples que a pea seja, sempre necessrio usar m-quinas e realizar mais de uma operao para produzi-la. Come-ando pela fundio, seguindo pelos processos de conformao mecnica como a laminao e a trefilao, passando pelo torne-amento, pela usinagem, as peas vo sendo fabricadas e reuni-das para formar os conjuntos mecnicos sem os quais a vida mo-derna seria impensvel. E pensando na fundio como incio dessa cadeia, a etapa se-guinte , na maioria dos casos, a laminao, um processo de con-formao mecnica, que o assunto desta nossa aula. Uma grande ajuda: as propriedades dos materiais Embora sem saber, voc j deve ter conformado um metal em algum momento da sua vida. A vem a pergunta: Mas, como?! simples. Ao dobrar um pedao de arame, um fio de cobre, ou um pedao de metal qualquer, ao martelar um prego, voc aplicou esforos sobre o material e, desse esforo, resultou uma mudan-a de forma.

  • 73

    Em um ambiente industrial, a conformao mecnica qualquer operao durante a qual se aplicam esforos mecnicos em me-tais, que resultam em uma mudana permanente em suas dimen-ses. Para a produo de peas de metal, a conformao mecnica inclui um grande nmero de processos: laminao, forjamento, trefilao, extruso, estampagem...Esses processos tm em co-mum o fato de que, para a produo da pea, algum esforo do tipo compresso, trao, dobramento, tem que ser aplicado sobre o material. A segunda pergunta que voc certamente far : Mas, como possvel que materiais to rgidos como o ao, ou o ferro, possam ser comprimidos, puxados e dobrados para adquirirem os forma-tos que o produto necessita? Bem, voc deve se lembrar de que, quando estudamos as propri-edades dos materiais, citamos suas propriedades mecnicas e dentre elas, falamos da elasticidade e da plasticidade. Dissemos que a elasticidade a capacidade que o material tem de se de-formar, se um esforo aplicado sobre ele, e de voltar forma anterior quando o esforo pra de existir. A plasticidade, por sua vez, permite que o material se deforme e mantenha essa defor-mao, se for submetido a um esforo de intensidade maior e mais prolongada. Essas duas propriedades so as que permitem a existncia dos processos de conformao mecnica. Eles tambm so ajudados pelo reticulado cristalino dos metais, que est associado ao modo como os tomos dos metais esto agrupados. Como voc j estudou, materiais que tm estrutura CFC, ou seja, cbica de face centrada, tm uma forma de agrupamento atmico que permite o deslocamento de camadas de tomos sobre outras camadas. Por isso, eles se deformam mais facilmente do que os que apresentam os outros tipos de arranjos. Isso acontece por-que, nessa estrutura, os planos de escorregamento permitem que

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    camadas de tomos escorreguem umas sobre as outras com mais facilidade.

    Como exemplo de metais que apresentam esse tipo de estrutura aps a solidificao, temos o cobre e o alumnio. Por isso, esses metais so mais fceis de serem trabalhados por conformao mecnica. A prova disso que o alumnio pode ser laminado at a espessura de uma folha de papel. Esse o caso daqueles rolos de folhas de papel-alumnio que voc compra no supermercado. Pare! Estude! Responda! Exerccio 1. Responda s seguintes perguntas. a) Quais so as propriedades que permitem que os metais

    sejam conformados mecanicamente? b) De que forma o reticulado cristalino contribui para a de-

    formao dos metais? c) D um exemplo de material metlico