Caldeiraria Industrial II Introdução - formare.org.br · Caldeiraria Industrial II 3 Formare: uma...

Caldeiraria Industrial II

Coordenação do Programa Formare Beth Callia

Coordenação Pedagógica Zita Porto Pimentel

Coordenação da Área Técnica – UTFPR Alfredo Vrubel

Elaboração e edição VERIS Educacional S.A. Rua Vergueiro, 1759 2º andar 04101 000 São Paulo SP www.veris.com.br

Coordenação Geral Marcia Aparecida Juremeira Conrado

Rosiane Aparecida Marinho Botelho

Coordenação Técnica deste caderno César da Costa

Revisão Pedagógica Nizi Voltareli Morselli

Autoria deste caderno César da Costa

Produção Gráfica Amadeu dos Santos Eliza Okubo Aldine Fernandes Rosa

Apoio MEC – Ministério da Educação

FNDE – Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação PROEP – Programa de Expansão da Educação Profissional

C837c Costa, César da Caldeiraria Industrial II: Projeto Formare / César da Costa –

São Paulo: Veris Educacional, 2007. 184p. :il. Color.:30cm. (Fundação Iochpe / Cadernos Formare) Inclui glossário Bibliografia ISBN 978-85-60890-51-4

1. Ensino Profissional 2. Caldeiraria Industrial 3. Forjamento em Caldeiraria 4. Utilização de EPI em Caldeiraria 5. Desempenamento, conformação e corte de chapa 6.Planejamento e controle de produção em Caldeiraria 7. Execução de componentes de Caldeiraria I. Projeto Formare II. Título III. Série

CDD-371.426

Iniciativa Realização

Fundação IOCHPE Al. Tietê, 618 casa 3, Cep 01417-020, São Paulo, SP

www.formare.org.br

Caldeiraria Industrial II 3

Formare: uma escola para a vida

Ensinar a aprender não podem dar-se fora da procura, fora da boniteza e da alegria.

A alegria não chega apenas com o encontro do achado, mas faz parte do processo de busca.

Paulo Freire

Hoje a educação é concebida em uma perspectiva ampla de desenvolvimento humano e não apenas como uma das condições básicas para o crescimento econômico.

O propósito de uma escola é muito mais o desenvolvimento de competências pessoais para o planejamento e realização de um projeto de vida do que apenas o ensino de conteúdos disciplinares.

Os conteúdos devem ser considerados na perspectiva de meios e instrumentos para conquistas individuais e coletivas nas áreas profissional, social e cultural.

A formação de jovens não pode ser pensada apenas como uma atividade intelectual. É um processo global e complexo, onde conhecer, refletir, agir e intervir na realidade encontram-se associados.

Ensina-se pelos desafios lançados, pelas experiências proporcionadas, pelos problemas sugeridos, pela ação desencadeada, pela aposta na capacidade de aprendizagem de cada um, sem deixar de lado os interesses dos jovens, suas concepções, sua cultura e seu desejo de aprender.

Aprende-se a partir de uma busca individual, mas também pela participação em ações coletivas, vivenciando sentimentos, manifestando opiniões diante dos fatos, escolhendo procedimentos, definindo metas.

O que se propõe, então, não é apenas um arranho de conteúdos em um elenco de disciplinas, mas a construção de uma prática pedagógica centrada na formação.

Nesta mudança de perspectiva, os conteúdos deixam de ser um fim em si mesmos e passam a ser instrumentos de formação.

Essas considerações dão à atividade de aprender um sentido novo, onde as necessidades de aprendizagem despertam o interesse de resolver questões desafiadoras. Por isso uma prática pedagógica deve gerar situações de aprendizagem ao mesmo tempo reais, diversificadas provocativas. Deve possibilitar, portanto, que os jovens, ao dar opiniões, participar de debates e tomar decisões, construam sua individualidade e se assumam como sujeitos que absorvem e produzem cultura.

Segundo Jarbas Barato, a história tem mostrado que a atividade humana produz um saber “das coisas do mundo”, que garantiu a sobrevivência do

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ser humano sobre a face da Terra e, portanto, deve ser reconhecido e valorizado como a “sabedoria do fazer”.

O conhecimento proveniente de uma atividade como o trabalho, por exemplo, nem sempre pode ser traduzido em palavras. Em geral, peritos têm dificuldade em descrever com clareza e precisão sua técnica. É preciso vê-los trabalhar para “aprender com eles”.

O pensar e o fazer são dois lados de uma mesma moeda, dois pólos de uma mesma esfera. Possuem características próprias, sem pré-requisitos ou escala de valores que os coloquem em patamares diferentes.

Teoria e prática são modos de classificar os saberes insuficientes para explicar a natureza de todo o conhecimento humano. O saber proveniente do fazer possui uma construção diferente de outras formas que se valem de conceitos, princípios e teorias, nem sempre está atrelado a um arcabouço teórico.

Quando se reconhece a técnica como conhecimento, considera-se também a atividade produtiva como geradora de um saber específico e valoriza-se a experiência do trabalhador como base para a construção do conhecimento naquela área. Técnicas são conhecimentos processuais, uma dimensão de saber cuja natureza se define como seqüência de operações orientadas para uma finalidade.

O saber é inerente ao fazer, não uma decorrência dele.

Tradicionalmente, os cursos de educação profissional eram rigidamente organizados em momentos prévios de “teoria” seguidos de momentos de “prática”. O padrão rígido “explicação (teoria) antes da execução (prática)” era mantido como algo natural e inquestionável. Profissões que exigem muito uso das mãos eram vistas como atividades mecânicas, desprovidas de análise e planejamento.

Autores estão mostrando que o aprender fazendo gera trabalhadores competentes e a troca de experiências integra comunidades de prática nas quais o saber “distribuído por todos” eleva o padrão da execução. Por isso, o esforço para o registro, organização e criação de uma rede de apoio, uma teia comunicativa de “relato de práticas” é fundamental.

Dessa forma, o uso do paradigma da aprendizagem corporativa faz sentido e é muito mais produtivo. A idéia da formação profissional no interior do espaço de trabalho é, portanto, uma proposição muito mais adequada, inovadora e ousada do que a seqüência que propõe primeiro a teoria na sala de aula, depois a prática.

Atualmente, as empresas têm investido na educação continuada de seus funcionários na expectativa de que esse esforço contribua para melhorar os negócios. A formação de quadros passou a ser, nesses últimos anos, atividade central nas organizações que buscam o conhecimento para impulsionar seu desenvolvimento. No entanto, raramente se percebe que um dos conhecimentos mais importantes é aquele que está sendo construído pelos seus funcionários no exercício cotidiano de suas funções, é aquele que está concentrado na própria empresa.


A empresa contrata especialistas, adquire tecnologias, desenvolve práticas de gestão, inaugura centros de informação, organiza banco de dados, incentiva inovações. Vai acumulando, aos poucos, conhecimento e experiências que, se forem apoiadas com recursos pedagógicos, darão à empresa a condição de excelência como “espaço de ensino e aprendizagem”.

Criando condições para identificar, registrar, organizar e difundir esse conhecimento, a organização poderá contribuir para o aprimoramento da formação profissional.

Convenciona-se que a escola é o lugar onde se ensina e a empresa é onde se produz bens, produtos e serviços. Deste ponto de vista, o conhecimento seria construído na escola, e caberia à empresa o aprimoramento de competências destinadas à produção. Esta é uma visão acanhada e restritiva de formação profissional que não reconhece e não explora o potencial educativo de uma organização.

Neste cenário, a Fundação IOCHPE, em parceria com a UTFPR – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, desenvolve a proposta pedagógica Formare, que apresenta uma estrutura curricular composta de conteúdos integrados: um conjunto de disciplinas de formação geral (Higiene, Saúde e Segurança; Comunicação e Relacionamento; Fundamentação Numérica; Organização Industrial e Comercial; Informática e Atividades de Integração) e um conjunto de disciplinas de formação específica.

O curso Formare pretende ser uma escola que ofereça aos jovens uma preparação para a vida. Propõe-se desenvolver não só competências técnicas, mas também habilidades que lhes possibilitem estabelecer relações harmoniosas e produtivas com todas as pessoas, que os tornem capazes de construir seus sonhos e metas, além de buscar as condições para realizá-los no âmbito profissional, social e familiar.

A proposta curricular tem a intenção de fortalecer, além das competências técnicas, outras habilidades:

1. Comunicabilidade – Capacidade de expressão (oral e escrita) de conceitos, idéias e emoções de forma clara, coerente e adequada ao contexto;

2. Trabalho em equipe – Capacidade de levar o seu grupo a atingir os objetivos propostos;

3. Solução de problemas – Capacidade de analisar situações, relacionar informações e resolver problemas;

4. Visão de futura – Capacidade de planejar, prever possibilidades e alternativas;

5. Cidadania – Capacidade de defender direitos de interesse coletivo.

Cada competência é composta por um conjunto de habilidades que serão desenvolvidas durante o ano letivo, por meio de todas as disciplinas do curso.


Para finalizar, ao integrar o ser, o pensar e o fazer, os cursos Formare ajudam os jovens a desenvolver competências para um bom desempenho profissional e, acima de tudo, a dar sentido à sua própria vida. Dessa forma, esperam contribuir para que eles tenham melhores condições para assumir uma postura ética, colaborativa e empreendedora em ambientes instáveis como os de hoje, sujeitos a constantes transformações.

Equipe FORMARE


Sobre o caderno

Você, educador voluntário, sabe que boa parte da performance dos jovens no mundo do trabalho dependerá das aprendizagens adquiridas no espaço de formação do Curso em desenvolvimento em sua empresa no âmbito do Projeto Formare.

Por isso, os conhecimentos a serem construídos foram organizados em etapas, investindo na transformação dos jovens estudantes em futuros trabalhadores qualificados para o desempenho profissional.

Antes de esse material estar em suas mãos, houve a definição de uma proposta pedagógica, que traçou um perfil de trabalhador a formar, depois o delineamento de um plano de curso, que construiu uma grade curricular, destacou conteúdos e competências que precisam ser desenvolvidos para viabilizar o alcance dos objetivos estabelecidos e então foram desenhados planos de ensino, com vistas a assegurar a eficácia da formação desejada.

À medida que começar a trabalhar com o Caderno, perceberá que todos os encontros contêm a pressuposição de que você domina o conteúdo e que está recebendo sugestões quanto ao modo de fazer para tornar suas aulas atraentes e produtoras de aprendizagens significativas. O Caderno pretende valorizar seu trabalho voluntário, mas não ignora que o conhecimento será construído a partir das condições do grupo de jovens e de sua disposição para ensinar. Embora cada aula apresente um roteiro e simplifique a sua tarefa, é impossível prescindir de algum planejamento prévio. É importante que as sugestões não sejam vistas como uma camisa de força, mas como possibilidade, entre inúmeras outras que você e os jovens do curso poderão descobrir, de favorecer a prática pedagógica.

O Caderno tem a finalidade de oferecer uma direção em sua caminhada de orientador da construção dos conhecimentos dos jovens, prevendo objetivos, conteúdos e procedimentos das aulas que compõem cada capítulo de estudo. Ele trata também de assuntos aparentemente miúdos, como a apresentação das tarefas, a duração de cada atividade, os materiais que você deverá ter à mão ao adotar a atividade sugerida, as imagens e os textos de apoio que poderá utilizar.

No seu conjunto, propõe um jeito de fazer, mas também poderá apresentar outras possibilidades e caminhos para dar conta das mesmas questões, com vistas a encorajá-lo a buscar alternativas melhor adequadas à natureza da turma.

Como foi pensado a partir do planejamento dos cursos (os objetivos gerais de formação profissional, as competências a serem desenvolvidas) e dos planos de ensino disciplinares (a definição do que vai ser ensinado, em que seqüência e intensidade e os modos de avaliação), o Caderno pretende auxiliá-lo a realizar um plano de aula coerente com a concepção do Curso, preocupado em investir na formação de futuros trabalhadores habilitados ao exercício profissional.


O Caderno considera a divisão em capítulo apresentada no Plano de Ensino e o tempo de duração da disciplina, bem como a etapa do Curso em que ela está inserida. Com esta idéia do todo, sugere uma possibilidade de divisão do tempo, considerando uma aula de 50 minutos.

Também, há avaliações previstas, reunindo capítulos em blocos de conhecimentos e oferecendo oportunidade de síntese do aprendido. É preciso não esquecer, no entanto, que a aprendizagem é avaliada durante o processo, através da observação e do diálogo em sala de aula. A avaliação formal, prevista nos cadernos, permite a descrição quantitativa do desempenho dos jovens e também do educador na medida em que o “erro”, muitas vezes, é indício de falhas anteriores que não podem ser ignoradas no processo de ensinar e aprender.

Recomendamos que, ao final de cada aula ministrada, você faça um breve registro reflexivo, anotando o que funcionou e o que precisou ser reformulado, se todos os conteúdos foram desenvolvidos satisfatoriamente ou se foi necessário retomar algum, bem como outras sugestões que possam levar à melhoria da prática de formação profissional e assegurar o desenvolvimento do trabalho com aprendizagens significativas para os jovens. Esta também poderá ser uma oportunidade de você rever sua prática como educador voluntário e, simultaneamente, colaborar para a permanente qualificação dos Cadernos. É um desafio-convite que lhe dirigimos, ao mesmo tempo em que o convidamos a ser co-autor da prática que aí vai sugerida.

Características do Caderno

Cada capítulo ou unidade possui algumas partes fundamentais, assim distribuídas:

Página de apresentação do capítulo: Apresenta uma síntese do assunto e os objetivos a atingir, destacando o que os jovens devem saber e o que se espera que saibam fazer depois das aulas. Em síntese, focaliza a relevância do assunto dentro da área de conhecimento tratada e apresenta a relação dos saberes, das competências e habilidades que os jovens desenvolverão com o estudo da unidade.

A seguir, as aulas são apresentadas através de um breve resumo dos conhecimentos a serem desenvolvidos em cada aula. Sua intenção é indicar aos educadores o âmbito de aprofundamento da questão, sinalizando conhecimentos prévios e a contextualização necessária para o tratamento das questões da aula. No interior de cada aula aparece a seqüência de atividades, marcadas pela utilização dos ícones que seguem:


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Indica quais serão os objetivos do tópico a ser abordado, bem como o objetivo de cada aula.

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Exploração de links na internet – Remete a pesquisas em sites onde educador e aluno poderão buscar textos e/ou atividades como reforço extraclasse ou não.

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Apresenta artigos relacionados à temática do curso, podendo-se incluir sugestões de livros, revistas ou jornais, subsidiando, dessa maneira o desenvolvimento das atividades propostas. Permite ao educador explorar novas possibilidades de conteúdo. Se achar necessário, o educador poderá fornecer esse texto para o aluno reforçando, assim, o seu aprendizado.

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Traz sugestão de exercício ou atividade para fechar uma aula para que o aluno possa exercitar a aplicação do conteúdo.

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Traz sugestão de avaliação extraclasse podendo ser utilizada para fixação e integração de todos os conteúdos desenvolvidos.

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Traz sugestão de avaliação, podendo ser apresentada ao final de um conjunto de aulas ou tópicos; valerão nota e terão prazo para serem entregues.

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Indica, passo a passo, as atividades propostas para o educador. Apresenta as informações básicas, sugerindo uma forma de desenvolvê-las. Esta seção apresenta conceitos relativos ao tema tratado, imagens que têm a finalidade de se constituir em suporte para as explicações do educador (por esse motivo todas elas aparecem anexas num CD, para facilitar a impressão em lâmina ou a sua reprodução por recurso multimídia), exemplos das aplicações dos conteúdos, textos de apoio que podem ser multiplicados e entregues aos jovens, sugestões de desenvolvimento do conteúdo e atividades práticas, criadas para o estabelecimento de relações entre os saberes. No passo a passo, aparecem oportunidades de análise de dados, observação e descrição de objetos, classificação, formulação de hipóteses, registro de experiências, produção de relatórios e outras práticas que compõem a atitude científica perante o conhecimento.

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Indica a duração prevista para a realização do estudo e das tarefas de cada passo. É importante que fique claro que esta é uma sugestão ideal, que abstrai quem é o sujeito ministrante da aula e quem são os sujeitos que aprendem, a rigor os que mais interessam nesse processo. Quando foi definida, só levou em consideração o que era possível no momento: o conteúdo a ser desenvolvido, tendo em vista o número de aulas e o plano de ensino da disciplina. No entanto você juntamente com os jovens que compõem a sua turma têm liberdade para alterar o que foi sugerido, adaptar as sugestões para o seu contexto, com as necessidades, interesses, conhecimentos prévios e talentos especiais do seu grupo.

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O glossário contém informações e esclarecimentos de conceitos e termos técnicos. Tem a finalidade de simplificar o trabalho de busca do educador e, ao mesmo tempo, incentivá-lo a orientar os jovens para a utilização de vocabulário apropriado referente aos diferentes aspectos da matéria estudada. Aparece ao lado na página em que é utilizado e é retomado ao final do Caderno, em ordem alfabética.

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Remete para exercícios que objetivam a fixação dos conteúdos desenvolvidos. Não estão computados no tempo das aulas, e poderão servir como atividade de reforço extraclasse, como revisão de conteúdos ou mesmo como objeto de avaliação de conhecimentos.

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Notas que apresentam informações suplementares relativas ao assunto que está sendo apresentado.

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Idéias que objetivam motivar e sensibilizar o educador para outras possibilidades de explorar os conteúdos da unidade. Têm a preocupação de sinalizar que, de acordo com o grupo de jovens, outros modos de fazer podem ser alternativas consideradas para o desenvolvimento de um conteúdo.

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Traz as idéias-síntese da unidade, que auxiliam na compreensão dos conceitos tratados, bem como informações novas relacionadas ao que se está estudando

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Apresenta materiais em condições de serem produzidos e entregues aos jovens, tratados, no interior do caderno, como texto de apoio.

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Em síntese, você educador voluntário precisa considerar que há algumas competências que precisam ser construídas durante o processo de ensino aprendizagem, tais como:

conhecimento de conceitos e sua utilização; análise e interpretação de textos, gráficos, figuras e diagramas; transferência e aplicação de conhecimentos; articulação estrutura-função; interpretação de uma atividade experimental.

Em vista disso, o conteúdo dos Cadernos pretende favorecer:

conhecimento de propriedade e de relações entre conceitos; aplicação do conhecimento dos conceitos e das relações entre eles; produção e demonstração de raciocínios demonstrativos; análise de gráficos; resolução de gráficos; identificação de dados e de evidências relativas a uma atividade

experimental; conhecimento de propriedades e relações entre conceitos em uma

situação nova. Como você deve ter concluído, o Caderno é uma espécie de obra aberta, pois está sempre em condições de absorver sugestões, outros modos de fazer, articulando os educadores voluntários do Projeto Formare em uma rede que consolida a tecnologia educativa que o Projeto constitui. Desejamos que você possa utilizá-lo da melhor forma possível e que tenha a oportunidade de refletir criticamente sobre ele, registrando sua colaboração e interagindo com os jovens de seu grupo a fim de investirmos todos em uma educação mais efetiva e na formação de profissionais mais competentes e atualizados para os desafios do mundo contemporâneo.


Este caderno é a continuação do caderno de Caldeiraria I. Seu objetivo, como o primeiro caderno é ser um guia prático para o educador, que pelas suas características, leva em consideração a sua experiência profissional na área de metalurgia. Não ignora que o conhecimento construído a partir da utilização deste guia dependerá das condições do grupo de jovens e da disposição para ensinar do educador, sendo de excelente ajuda na preparação e execução das aulas a serem ministradas. Cada aula, como no primeiro caderno, apresenta um roteiro contendo: a duração e materiais necessários que o educador deverá ter em mãos. Entretanto, o educador não precisa limitar-se ao conteúdo apresentado; sua criatividade e experiência profissional lhe permitirão desenvolver outras alternativas mais adequadas à natureza do grupo de jovens.

O caderno Calderaria II é composto por quatro capítulos. O capítulo 1 apresenta o manuseio das principais ferramentas e dispositivos manuais de uso em caldeiraria industrial. Está dividido em quatro aulas teóricas de 50 minutos de duração cada e três aulas práticas de 50 minutos, sendo uma visita a uma indústria metalúrgica e duas aulas práticas de aplicações de ferramentas e dispositivos usados em caldeiraria.

O capítulo 2 traz um estudo detalhado sobre as operações de produção em caldeiraria, uso de EPI nas oficinas, operações de desempenamento, operações de traçagem e marcação em chapas, operações de conformações e corte; operações com lixadeira e esmerilhadeira, tipos de operação, técnicas de manuseio de equipamentos e procedimentos de segurança. Está dividido em dez aulas teóricas de 50 minutos de duração cada e duas aulas práticas de 50 minutos, sendo uma visita à ferramentaria e uma visita à oficina mecânica. O capítulo 3 apresenta um estudo sobre operações de montagens básicas em caldeiraria, exemplos de documentos de planejamento e controle de montagem em caldeiraria; técnicas de alinhamento geométrico e ponteamento, operações de rebitamento, tipos de rebites e técnica de execução. Está dividido em dez aulas teóricas de 50 minutos de duração cada e duas aulas práticas de 50 minutos. O capítulo 4 apresenta as operações de execução de componentes de caldeiraria, interpretação do planejamento dos componentes propostos e sua execução. Está dividido em quatro aulas teóricas de 50 minutos, oito aulas práticas de 50 minutos de duração cada, sendo que as aulas práticas serão montagens de componentes de caldeiraria e uma avaliação teórica referente aos capítulos 1, 2, 3 e 4.

Este caderno tem a finalidade de complementar o caderno de Caldeiraria I e continuar oferecendo uma direção em sua caminhada de orientador na construção dos conhecimentos dos jovens, prevendo objetivos, conteúdos e procedimentos das aulas que compõem cada capítulo de estudo. Recomenda-se que ao final de cada aula ministrada seja feito um breve registro reflexivo, anotando o que funcionou e o que precisou ser reformulado, se todos os conteúdos foram desenvolvidos satisfatoriamente ou foi necessário retomar algum, bem como outras sugestões que possam levar à melhoria da prática de formação profissional e assegurar o desenvolvimento do trabalho com aprendizagens significativas para os jovens.

Introdução


1 Caldeiraria Industrial Primeira Aula

Visita técnica a empresa com foco em ferramentas e dispositivos de caldeiraria...................................................................................21

Segunda Aula Técnicas e métodos de forjamento em caldeiraria .............................................22

Terceira Aula Ferramentas e dispositivos de forjamento em caldeiraria ..................................26

Quarta Aula Técnicas de manuseio e tipos de martelos utilizados em caldeiraria .................28

Quinta Aula Principais tipos de dispositivos de fixação e apoio utilizados em caldeiraria .....................................................................................................32

Sexta Aula Aplicações de ferramentas e dispositivos de fixação em caldeiraria..................35

Sétima Aula Aplicações e técnicas de manuseio de martelos em caldeiraria ........................36

2 Operações de Produção em Caldeiraria Primeira Aula

Importância da utilização de EPI nos setores de caldeiraria ..............................41 Segunda Aula

Operações de desempenamento........................................................................44 Terceira Aula

Tipos de desempenamento ................................................................................46 Quarta Aula

Desempenamento manual de chapa..................................................................49 Quinta Aula

Aula prática – Desempenamento manual de chapas por martelagem...............52 Sexta Aula

Operações de traçagem e marcações de posições............................................53 Sétima Aula

Cálculo de posição da fibra neutra em conformação..........................................59 Oitava Aula

Operações de conformação e corte de chapa....................................................62

Sumário


Nona Aula Tipos de corte de chapa .....................................................................................65

Décima Aula Métodos de conformação de chapa....................................................................67

Décima Primeira Aula Operações de estiramento e dobramento de chapa...........................................69

Décima Segunda Aula Operações com lixadeira e esmerilhadeira.........................................................74

3 Operações de Montagem de Calderaria Primeira Aula

Conceito de planejamento e controle de produção em montagem de caldeiraria ....................................................................................83

Segunda Aula Plano de produção..............................................................................................85

Terceira Aula Peças fundidas em molde de areia.....................................................................89

Quarta Aula Interpretação de exemplos de documentação de produção e montagem usados na fábrica...........................................................................95

Quinta Aula Técnica de alinhamento geométrico ...................................................................96

Sexta Aula Tolerância geométrica ........................................................................................98

Sétima Aula Tolerância geométrica - continuação............................................................... 106

Oitava Aula Relógio comparador......................................................................................... 110

Nona Aula Atividade prática - utilizando o relógio comparador ......................................... 119

Décima Aula Operações de ponteamento ............................................................................ 125

Décima Primeira Aula Operações de união por rebitamento .............................................................. 130

Décima Segunda Aula Tipos comerciais de rebites ............................................................................. 133


4 Execução de Componentes de Caldeiraria Primeira Aula

Conceitos de planejamento de execução dos componentes de caldeiraria ................................................................................................... 139

Segunda Aula Conceitos de execução de peças feitas a partir de matéria-prima em chapa metálica.................................................................... 141

Terceira Aula Conceitos de planificação de componentes de caldeiraria.............................. 144

Quarta Aula Técnicas de planificação em caldeiraria utilizando o método tradicional de desenho..................................................................................... 147

Quinta Aula Planificação e montagem de um cubo e um prisma hexagonal truncado, estudados na aula teórica .............................................. 151

Sexta Aula Planificação e montagem de um molde na forma de uma pirâmide reta truncada, utilizando o método tradicional de desenho ............................. 152

Sétima Aula Planificação e montagem de um molde na forma de uma pirâmide reta truncada............................................................................. 154

Oitava Aula Planificação e montagem de um molde na forma de um cilindro reto truncado, utilizando o método tradicional de desenho ............................. 155

Nona Aula Planificação e montagem de um molde na forma de um cilindro reto truncado ....................................................................................... 157

Décima Aula Planificação e montagem de um molde na forma de um cone circular reto truncado, utilizando o método tradicional de desenho ............................. 158

Décima Primeira Aula Planificação e montagem de um molde na forma de um cone circular reto truncado ......................................................................................... 160

Décima Segunda Aula Conceito de triangulação para planificação de peças que não podem ser planificadas pelo método tradicional....................................... 161

Décima Terceira Aula Avaliação ......................................................................................................... 165

Glossário ............................................................................................................... 177

Referências .......................................................................................................... 181


Anexo 1.................................................................................................................. 183


Com base em demonstração de especialista da fábrica, serão apresentadas as principais ferramentas e dispositivos usados em caldeiraria, e os tipos, aplicações e técnicas de manuseio dessas ferramentas e dispositivos como: forja, martelos, morsas, grampos fixadores, cavaletes e apoios.

Conhecer técnicas e métodos de forjamento.

Conhecer ferramentas e dispositivos de forjamento.

Conhecer técnicas de manuseio e tipos de martelos em caldeiraria.

Conhecer os principais tipos de dispositivos de fixação utilizados em caldeiraria.

Conhecer os principais tipos de cavaletes e apoios utilizados em caldeiraria.

1 Caldeiraria Industrial

Objetivos


Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na indústria observem o maior número possível de ferramentas e dispositivos. Peça que observem atenta-mente o que está sendo demonstrado.

A tarefa consistirá na observação das seguintes operações de forja: forjamento mediante choque e forjamento por pressão.

A primeira é efetuada por meio de martelos comuns de forma adequada ou com martelo-pilão, e a segunda realiza-se por meio de prensas hidráulicas. O primeiro procedimento é adequado para peças de dimensões reduzidas; o segundo, para trabalho de peças de grandes dimensões.

Os jovens devem anotar quais os tipos de produtos que são fabricados e descrever o maior número de procedimentos observados.

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar visita, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, a empresa, onde se aplicam proce-dimentos e operações de forja, que permitam dar à peça metálica formas e dimensões determinadas por meio de ferramentas adequadas, que podem atuar por choque ou por pressão.

Nessa aula será realizada uma visita a empresa metalúrgica e observados os exemplos de aplicações, tipos e técnicas de manuseio das principais ferramentas e dispositivos usados em caldeiraria.

Primeira Aula

10 min

Passo 1 / Orientação da turma

30 min

Passo 2 / Atividade prática


No fim do encontro, valendo-se do que os jovens observaram e registraram, deverão concluir quais as principais ferramentas e dispositivos utilizados em caldeiraria. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferenciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1, relatando essa prática.

Forja

Aplica-se este nome de forja ao conjunto de procedimentos e operações que permitem dar a uma peça metálica formas e dimensões determinadas por meio de ferramentas adequadas, que podem atuar por choque ou por pressão.

O alumínio é bastante utilizado em forjamento, principalmente nas indústrias aeronáutica, bélica, transportes, máquinas e equipamentos. Sua aplicação abrange peças como rodas, eixos, longarinas, bielas, peças de bicicletas, motores, rotores, engrenagens, pistões, etc.

Métodos de forjamento

Forjamento é o processo de conformação pelo qual se obtém a forma desejada de uma peça por martelamento ou aplicação gradativa de uma pressão. A maioria das operações de forjamento é feita a quente. A indústria utiliza três métodos de forjamento:

10 min

Passo 3 / Apresentação dos resultados

Nessa aula serão apresentadas as principais técnicas e métodos de forjamento.

Segunda Aula

35 min

Passo 1 / Aula teórica

Longarina Um dos componentes que constitui o châssis de um veículo. As longarinas não são mais do que vigas de secção variável montadas longitudinalmente que proporcionam rigidez estrutural ao chassis.


• Matriz aberta

• Matriz fechada com rebarba

• Matriz fechada sem rebarba

A escolha do processo mais apropriado é baseada no formato da peça, na sofisticação do projeto da peça e no custo. Normalmente, dois ou mais métodos de forjamento são combinados para se obter o formato desejado.

No forjamento do alumínio, um bloco, tarugo ou perfil é aquecido e pressionado contra uma matriz bipartida, na qual foi escavada a forma da peça em negativo. O metal escoa, preenchendo a cavidade formada pelo ferramental, tomando a forma da peça. Depois das ligas ferrosas, o alumínio é o metal mais utilizado para forjamento. As ligas de alumínio podem ser forjadas em qualquer tipo de equipamento para forjamento utilizado para outros metais (de martelo a prensa até máquinas de forjamento especializadas). Entretanto, essas ligas são raramente forjadas em martelos. A tabela a seguir apresenta as temperaturas de trabalho de algumas ligas de alumínio para operação de forjamento.

Matriz aberta

O material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam. A figura a seguir ilustra uma matriz aberta. É usada, geralmente, para fabricar peças grandes, com forma relativamente simples, por exemplo, eixos de navios e de turbinas, ganchos, correntes, âncoras, alavancas, excêntricos, ferramentas agrícolas, etc., e em pequeno número; e também para pré-conformar peças que serão submetidas

Ligas de alumínio 400 - 550 0 C

Ligas de magnésio 250 - 350 0 C

Ligas de cobre 600 - 900 0 C

Aço-carbono e aço baixa liga 850 - 1150 0 C

Aços inoxidáveis 1100 - 1250 0 C

Ligas de titânio 700 - 950 0 C Tabela 1 – Temperatura de trabalho.

Rebarba Na etapa de acabamento o excesso de material forma a rebarba, que tem de ser fina para assegurar o preenchimento total da matriz e tolerâncias rigorosas).


posteriormente a operações de forjamento mais complexas.

Matriz fechada com ou sem rebarba

O material é conformado entre duas metades de matriz que possuem, gravadas em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja dar à peça. A figura a seguir apresenta uma ilustração de uma matriz fechada. A deformação ocorre sob alta pressão em uma cavidade fechada ou semifechada, permitindo assim se obter peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento livre.

Fig. 1 – Matriz aberta.

Fig. 2 – Matriz fechada.


Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade totalmente fechada, sem zona de escape, é fundamental a precisão na quantidade fornecida de material: uma quantidade insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça; um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com probabilidade de danos a ele e ao maquinário.

Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida de material, é mais comum empregar um pequeno excesso. As matrizes são providas de uma zona oca especial para recolher o material excedente ao término do preenchimento da cavidade principal. O material excedente forma uma faixa estreita, chamada de rebarba, em torno da peça forjada. A rebarba exige uma operação posterior de corte (rebarbação) para remoção.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, as diferenças entre os métodos de forjamento.

Exemplo: o forjamento mediante matriz aberta efetua-se por meio de matrizes planas ou de formato simples, que normalmente não se tocam; no forjamento mediante matriz fechada, utiliza-se de duas metades de matriz que possuem, gravadas, em baixo-relevo, impressões com o formato que se deseja dar à peça.

Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Educador, não se esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade.

15 min

Passo 2 / Atividade sugerida


Ferramentas e dispositivos de forja-mento

Os equipamentos comumente empregados em forjamento incluem duas classes principais:

• Martelos de forja, que deformam o metal por meio de rápidos golpes de impacto em sua superfície.

• Prensas, que deformam o metal submetendo-o a uma compressão contínua com velocidade relativamente baixa.

Os processos convencionais de forjamento são executados em diversas etapas, começando com o corte do material, aquecimento, pré-conformação mediante operações de forjamento livre, forjamento em matriz (em uma ou mais etapas) e rebarbação.

Existem duas maneiras de dar forma aos metais: por pressão e por choque. O forjamento por choque é efetuado por meio de martelos comuns de forma adequada ou com o martelo–pilão. O primeiro procedimento é adequado para peças de dimensões reduzidas; o segundo, para o trabalho de peças de grandes dimensões.

O forjamento por choque atinge somente a periferia do metal e utiliza as propriedades de maleabilidade e ductilidade das moléculas externas do material. É suficiente para obter deformações como o estiramento, por exemplo.

Forjamento mediante pressão

O forjamento por pressão é feito por meio de prensas hidráulicas. A peça a ser trabalhada se deforma debaixo da pressão de um resistente elemento metálico.

Nessa aula serão apresentadas as ferramentas e os dispositivos de forjamento usados em caldeiraria.

Terceira Aula

35 min


Martelo-pilão Grande martelo para fundição, que funciona a vapor, a ar comprimido etc.


Utiliza-se desse procedimento para o trabalho de peças de grande porte. A pressão atinge as partes mais profundas do metal, fazendo entrar em jogo todas as propriedades de maleabilidade e ductilidade.

Utiliza-se do forjamento por pressão para obter transformações complexas tais como o estampado e o embutido.

Processos de forjamento

Os processos convencionais de forjamento são executados em diversas etapas, começando com o corte do material, aquecimento, pré-conformação mediante operações de forjamento livre, forjamento em matriz (em uma ou mais etapas) e rebarbação.

As principais ferramentas de uma forja são: fornalha (material carburante e ar), bigorna, desempeno, cavalete, martelos, tenazes, morsa, grampos fixadores e apoios. Com essas peças o caldeireiro atua no metal aquecido a fim de gerar uma forma desejada. A principal ação é a deformação da estrutura inicial. A seguir prossegue-se para o tratamento térmico para conferir ao metal as qualidades desejadas.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, as diferenças entre forjamento por choque e forjamento por pressão.

Exemplo: o forjamento por choque efetua-se por martelos comuns ou com o martelo–pilão; no forjamento por pressão são usadas prensas hidráulicas.



15 min



Martelamento

O forjamento por martelamento é feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos no metal. Desse modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material. O resultado é que o martelamento produz deformação principalmente nas camadas superficiais da peça, o que dá uma deformação irregular nas fibras do material.

No forjamento por martelamento são usados martelos de forja que aplicam golpes rápidos e sucessivos no metal por uma massa de 200 a 3.000 kg, que cai livremente ou é impulsionada de uma certa altura que varia entre 1 a 3,5 metros.

Alguns produtos fabricados por martelamento: pontas de eixo, virabrequins, discos de turbinas, etc.

Tipos de martelos

O caldeireiro utiliza geralmente quatro tipos de martelos: martelo de quatro a oito quilos, chamado de martelo dianteiro ou malho, provido de um cabo comprido, que se maneja com ambas as mãos para que o golpe fique mais enérgico; serve para endireitar ou dobrar barras ou peças de certa espessura.

Martelo de dois a três quilos, chamado de martelo comum, utilizado para as peças médias. Martelo de peso inferior a dois quilos, que serve para obter o acabamento das peças já trabalhadas, e um pequeno e leve martelo para trabalhos mais delicados. -A figura 3 apresenta alguns tipos de martelos usados pelo caldeireiro.

Nessa aula serão apresentadas as técnicas de manuseio e os tipos de martelos utilizados em caldeiraria.

Quarta Aula

35 min



Martelo de forja ou pilão

O martelo de forja ou martelo-pilão é uma grande peça para fundição, que funciona a vapor ou a ar comprimido. É também conhecido como martelo de forjamento. A figura a seguir apresenta um martelo-pilão ou de forjamento.

O efeito produzido por esse martelo depende do peso dele e de sua velocidade no momento do choque. O martelo deve ser proporcional à espessura da peça a ser trabalhada e precisa atuar sobre uma superfície bastante grande para fornecer o resultado desejado, pois um martelo muito pequeno e funcionando com excessiva rapidez cravar-se-ia no metal em vez de esmagá-lo. Portanto, as peças volumosas exigem o emprego de martelos mais pesados do que os que são usados para trabalhos manuais.

Os martelos-pilões podem ser simples ou de duplo efeito. Nos simples o vapor ou o ar comprimido atua sobre a face inferior do pistão para levantar o martelo, que volta a cair por seu próprio peso no momento de escape do ar. Chamando-se P o peso do martelo e A altura de queda ou espaço percorrido, obtém-se o trabalho realizado multiplicando-se P por A ,ou seja:

Trabalho = P x A

Esse trabalho é em parte absorvido pela forja e em parte pelas vibrações, que constituem uma perda de trabalho útil. Para diminuir essa perda, fixa-se a bigorna sobre

Fig. 3 – Tipos de martelos de caldeireiro.


uma base maciça, que absorve as vibrações e reage sob a influência do choque.

Nos martelos-pilões de duplo efeito, o vapor atua alternadamente sobre as duas faces do êmbolo, ao efetuá-lo sobre a face superior, a sua pressão soma-se à ação da gravidade, e aumenta a velocidade do martelo e, por conseguinte, a força do choque. O duplo efeito permite, pois, reduzir seja o peso do martelo ou seu percurso e aumentar assim o número de golpes por minuto. Como o trabalho do martelo gera calor, a marcha acelerada da ferramenta impede que a peça se esfrie, de modo que não é necessário aquecê-la novamente.

Martinete

Para os trabalhos de caldeiraria são utilizados, quando o tamanho das peças permitir, martelos–pilões de duplo efeito. Porém, como nesses aparelhos, quer sejam a vapor ou ar comprimido, o peso do martelo não é muito inferior a 100 quilos, para executar trabalhos delicados utilizam-se de martinetes ou martelos mecânicos em que a massa que produz a pancada é sempre dirigida em sentido vertical e é acionada por motor, biela ou manivela. O peso da massa golpeante varia, segundo os modelos, de 8 a 150 quilos, podendo alcançar 300 quilos. A figura a seguir apresenta um martelo mecânico ou martinete.

Fig. 4 – Martelo-pilão ou de forjamento.


Malho

O martelo desbastador ou malho serve para esticar as peças e começar as partes arredondadas. O malho, que pode ser quadrado, é utilizado, num primeiro caso, para aplainar os pontos em que o martelo-pilão não conseguiu atingir diretamente e, no segundo caso, para acabamento das peças. A parte quadrada é maior do que a do assentador plano.

Talhadeiras

Talhadeira é um tipo de martelo utilizado para cortar peças. Distinguem-se as destinadas a trabalhar a frio, que são rígidas, e as destinadas a cortar a quente, que são afiladas. O formão é uma talhadeira para corte a quente, afilada em forma de curva. A figura a seguir ilustra um martelo tipo talhadeira.

Fig. 6 – Talhadeira.

Fig. 5 – Martelo mecânico ou martinete.


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, os tipos de martelos disponíveis na caldeiraria, como, por exemplo, martelos-pilões, malho, talhadeira, etc. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro. Divida a turma em duplas.

Bigorna

A bigorna foi uma ferramenta utilizada pelos caldeireiros em caráter manual. Constituída num bloco maciço de ferro fundido, pesando de 50 a 500 quilos, bem resistente a golpes, com duas pontas, sendo uma rombuda e outra mais pontiaguda, com uma plataforma plana na parte superior e uma densa base de ferro fundido suportada por uma base dupla cônica invertida extremamente forte e bem larga em suas pontas, a fim de suportar os golpes do caldeireiro. A figura a seguir ilustra uma bigorna.


15 min


Nessa aula serão apresentados os principais tipos de dispositivos de fixação e apoio utilizados em caldeiraria.

Quinta Aula

35 min



Foi usada para dar forma a peças pré-fundidas ou aquecidas até atingir o nível de calor denominado rubro, no qual o metal fica bastante elástico e pode ser moldado por meio de pancadas fortes e constantes com martelos. Foi largamente usada até o fim do século XIX pelos ferreiros em geral, principalmente os especializados em armas, os quais confeccionavam belas espadas. Atualmente em desuso, foi substituída pela morsa ou torno de bancada.

Morsa ou torno de bancada

A morsa ou torno de bancada é um dispositivo ou ferramenta atualmente muito utilizadoem caldeiraria para prender peças e componentes. Normalmente é confeccionado em ferro fundido, e seus tamanhos são indicados como 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 e 12 cm respecti-vamente, correspondendo ao tamanho dos mordentes. A figura a seguir apresenta uma morsa.

Fig. 7 – Bigorna.

Fig. 8 – Morsa.


Grampos de fixação

A utilização de grampos de fixação em qualquer tipo de caldeiraria, seja ela de uma única peça ou de uma série de peças, automatizada ou manual, contribui significativamente para a obtenção de melhoria nos seguintes aspectos: qualidade, tempo de fabricação, repetitividade, redução da fadiga do operador e, sem dúvida, a segurança da operação.

Atualmente, várias máquinas, como a transfer ou as chamadas dedicadas, já incorporam esse conceito, sendo originalmente produzidas com sistemas de fixação. Pallets de troca rápida, trocadores de ferramentas, sensores de ferramentas, conjuntos de ferramentas-reserva, ao lado da máquina e dos grampos de fixação, são dispositivos cada vez mais importantes na busca de redução de tempo de fabricação e conseqüentemente de custos.

Grampos verticais

Os grampos com ação de cotovelo tipo vertical são os mais utilizados nas operações de fixação em caldeiraria, sendo identificados pelo cabo na posição vertical. O cabo e a haste de travamento funcionam simultaneamente. A principal característica desse tipo de grampo é que o cabo se movimenta a uma pequena distância da barra de travamento, possibilitando uma fixação rápida. A haste de travamento "abre" um mínimo de 90° e pode ser sólida ou dobrada em forma de "U". A figura a seguir apresenta um grampo de fixação vertical.

Fig. 9 – Grampo de fixação.


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, os tipos de dispositivos de fixação e grampos utilizados em caldeiraria, como, por exemplo, morsa, grampo vertical, etc..


Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na indústria cada dupla observe o maior número de ferramentas e dispositivos de fixação. Peça que observem atentamente o que está sendo apresentado.

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar visita, e preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, visita a empresa, onde são aplicados procedimentos e operações de caldeiraria, que permitam usos de ferramentas e dispositivos de fixação como morsas, grampos, fixadores, cavaletes e apoios.

Nessa aula será realizada uma atividade prática sobre aplicações de ferramentas e dispositivos de fixação em caldeiraria.


15 min


Sexta Aula

10 min



A tarefa consistirá em aplicar os dispositivos de fixação em peças a serem fabricadas ou já fabricadas, de modo que o jovem aprenda a utilizá-los na prática. O primeiro dispositivo é a morsa, e a seguir são o grampo e os fixadores. O primeiro procedimento é adequado para prender peças e componentes de pequenas dimensões, e o segundo, para trabalho de fixação de peças de grandes dimensões.

Os jovens devem anotar quais os tipos de produtos que são fixados e os dispositivos utilizados e descrever o maior número de procedimentos observados.

No fim do encontro, valendo-se do que os jovens aprenderam e registraram, deverão concluir quais os principais dispositivos de fixação utilizados em caldeiraria. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferenciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1, relatando essa prática.

Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na indústria cada dupla observe o maior número de operações de manuseio do martelo. Peça que observem atentamente o que está sendo apresentado.

30 min


10 min


Nessa aula será realizada uma atividade sobre aplicações de martelos em caldeiraria.

Sétima Aula

10 min



Cada dupla deverá receber um recorte de chapa laminada e um martelo ou malho, de quatro a oito quilos; as dimensões da chapa são livres.

O forjamento por martelamento é feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos no metal. Desse modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material.

A tarefa consistirá em aplicar o martelo na chapa laminada de modo que o jovem aprenda a utilizá-lo corretamente na prática. O primeiro martelo ou malho serve para endireitar ou dobrar a chapa; um segundo martelo comum de dois a quatro quilos seve para obter o acabamento das peças trabalhadas; e um terceiro martelo de peso inferior a dois quilos serve para trabalhos mais delicados.

Os jovens devem anotar quais os tipos de martelos utilizados e os efeitos produzidos, descrevendo o maior número de procedimentos observados.

No fim do encontro, valendo-se do que aprenderam e registraram, os jovens deverão concluir como manusear o martelo em caldeiraria. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferen-ciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1, descrevendo essa prática.

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar visita, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, a uma indústria metalúrgica onde sejam aplicados procedimentos e operações de manuseio de martelos em caldeiraria.

30 min


10 min



Serão apresentadas, com base em demonstrações práticas, as principais operações de preparação e produção em caldeiraria, bem como a importância da utilização de EPI nos setores de caldeiraria.

Aprender a importância da utilização de EPI nos setores de caldeiraria.

Conhecer operações de desempenamento.

Conhecer operações de traçagem e marcação de posições.

Conhecer operações de corte e conformação.

Aprender a utilizar a lixadeira e o esmeril.

Objetivos

2 Operações de Produção em Caldeiraria


EPI – Equipamento de Proteção Indi-vidual

Normalmente, conforme disposto na norma NR 6, da Portaria nº 3.214/78, todas as empresas estão obrigadas a fornecer aos empregados, gratuitamente, EPI adequado ao risco e em perfeito estado de conservação e funcionamento.

Os Equipamentos de Proteção Individual, usualmente identificados pela sigla EPI, são empregados, rotineira e excepcionalmente, em quatro principais circunstâncias:

• Quando o trabalhador se expõe diretamente a fatores agressivos que não são controláveis por outros meios técnicos de segurança.

• Quando o trabalhador se expõe a riscos apenas em parte controlados por outros recursos técnicos.

• Em casos de emergência, ou seja, quando a rotina do trabalho é quebrada por qualquer anormalidade e se torna necessário o uso de proteção complementar e temporária pelos trabalhadores envolvidos.

• Provisoriamente, em período de instalação, reparos ou substituição dos meios que impedem o contato do trabalhador com o produto ou objeto agressivo.

Nessa aula será apresentada a utilização de EPI nos setores de caldeiraria.

Primeira Aula

35 min



Relação de EPI versus riscos em caldeiraria

Finalidade Risco EPI indicado

Proteção para crânio Impactos, perfurações, choque elétrico, cabelos arrancados.

Capacete de segurança.

Proteção visual e facial

Impactos de partículas sólidas, quentes ou frias, de substâncias nocivas (poeiras, líquidos, vapores e gases irritantes).

Óculos de segurança (para soldadores, torneiros, esmerilhadores, operadores de politriz e outros).

Protetores faciais (contra a ação de borrifos, impacto e calor radiante).

Máscaras e escudos para soldadores.

Proteção respiratória Deficiência de oxigênio, contaminantes tóxicos (gasosos e partículas).

Respiradores com filtro mecânico (oferecem proteção contra partículas suspensas no ar, incluindo poeiras, neblinas, vapores metálicos e fumos).

Respiradores com filtros químicos (dão proteção contra concentrações leves, até 0,2% por volume, de certos gases ácidos e alcalinos, de vapores orgânicos e vapores de mercúrio).

Respiradores com filtros combinados (são usados em trabalhos tais como pintura a pistola).

Equipamentos de provisão de ar (ou linhas de ar).

Equipamentos portáteis autônomos (de oxigênio e de ar comprimido).

Proteção auricular

O ruído é um elemento de ataque individual que se acumula, produzindo efeitos psicológicos e, posteriormente, fisiológicos, na sua maioria irreversíveis. Por isso, quando a intensidade de ruído pode ser prejudicial, deve-se fazer o possível para eliminá-lo ou reduzi-lo por meio de um controle da fonte ou do meio. Quando todos os métodos de controle falharem, o último dos recursos será dotar o indivíduo exposto de um equipamento de proteção auricular.

Protetores de inserção, que podem ser: descartáveis ou não descartáveis (ambos moldados ou moldáveis).

Protetores externos (circum-auriculares), também conhecidos como orelheiras ou tipo concha.

Proteção de tronco

Projeção de partículas, golpes ligeiros, calor radiante, chamas, respingos de ácidos, abrasão, substâncias que penetram na pele, umidade excessiva.

Aventais de couro – Vaqueta e raspa (para trabalhos de soldagem elétrica, oxiacetilênica e corte a quente, e também são indicados para o manuseio de chapas com rebarbas).

Aventais de PVC (para trabalhos pesados, onde haja manuseio de peças úmidas ou risco de respingos de produtos químicos).

Aventais de amianto (para trabalhos onde o calor seja excessivo).

Jaquetas (para trabalhos de soldagem em particular, soldagens em altas temperaturas, trabalhos em fornos, combate a incêndios).


Finalidade Risco EPI indicado

Proteção de Membros superiores

Golpes, cortes, abrasão, substâncias químicas, choque elétrico, radiações ionizantes.

Luvas de couro – Vaqueta e raspa (para serviços gerais de fundição, cerâmicas e funilarias, usinagem mecânica, montagem de motores, usinagem a frio, manuseio de materiais quentes até 60ºC, carga e descarga de materiais, manuseio e transporte de chapas).

Luvas de borracha (para eletricistas e para trabalho com produtos químicos em geral, exceto solventes e óleos, serviços de galvanoplastia, serviços úmidos em geral).

Luvas de neoprene (empregadas em serviços que envolvam uso de óleos, graxas, gorduras, solventes, petróleo e derivados).

Luvas de PVC (para trabalhos com líquidos ou produtos químicos que exijam melhor aderência no manuseio, lavagem de peças em corrosivos, manuseio de ácidos, óleos e graxas/gorduras).

Luvas de hexanol (empregadas em serviço com solventes, manuseio de peças molhadas – hexanol – corrugado, em serviços que envolvamuso do petróleo e derivados).

Luvas de tecidos (lona, lona flanelada, grafatex, feltro, lã, amianto, malha metálica).

Proteção dos membros inferiores

Cortes por superfícies cortantes e abrasivas, substâncias químicas, cinzas quentes, frio, gelo, perigos elétricos, impacto de objetos pesados, superfícies quentes, umidade.

Sapatos (com biqueira de aço,condutores, antifagulhas, isolantes, para fundição).

Guarda-pés (são recomendados para trabalhos em fundições, forjas, serralherias).

Botas de borracha (e outros materiais similares).

Perneiras (de raspa de couro, são usadas pelos soldadores e fundidores).

Proteção coletiva

Equipamentos de proteção coletiva são aqueles que neutralizam a fonte do risco no lugar em que ele se manifesta, dispensando o trabalhador do uso de equipamento de proteção individual.

Os protetores dos pontos de operação em serras, em furadeiras, em prensas; os sistemas de isolamento de operações ruidosas, os exaustores de poeiras; vapores e gases nocivos; os dispositivos de proteção em escadas, em corredores, em guindastes, em esteiras transportadoras são exemplos de proteções coletivas que devem ser mantidas nas condições que as técnicas de segurança estabelecem, devendo ser reparadas sempre que apresentarem uma deficiência qualquer.

Tabela 1


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais os principais tipos de dispositivos EPI que devem ser utilizados em caldeiraria, como, por exemplo, óculos de segurança (para soldadores, torneiros, esmerilhadores, operadores de politriz e outros); protetores faciais (contra a ação de borrifos, impacto e calor radiante); máscaras e escudos para soldadores. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Desempenar

Na área de caldeiraria, desempenar é a operação de acertar chapas, tubos, arames, barras e perfis metálicos, de acordo com as necessidades do projeto de construção. O modo de desempenar depende do material e do produto utilizados. Se, por exemplo, for necessário trabalhar com uma barra plana e só se dispuser de uma barra empenada, basta desempená-la com uma prensa, se não for espessa, ou manualmente, com uma ferramenta de impacto, por exemplo, o martelo. A figura a seguir ilustra uma operação de desempeno com o martelo.


15 min


Nessa aula serão apresentados os conceitos relativos às operações de desempeno.

Segunda Aula

35 min


Desempeno Placa de ferro fundido, raspada e cuidadosamente aplainada, rígida para livrá-la de qualquer flexão. Pode repousar sobre pés de ferro fundido ou pode-se colocá-la simplesmente sobre a mesa quando for de reduzidas dimensões.


Operação de desempeno

A operação de desempeno só é possível em peças cujos materiais metálicos forem plasticamente deformáveis sob a ação de forças. Por exemplo, aços-carbono, ligas de aços especiais, alumínio, cobre, zinco, chumbo, etc. Por outro lado, ferros fundidos cinzentos geralmente não são desempenáveis, pois se quebram facilmente quando submetidos à ação de forças deformáveis.

Geralmente, o desempenamento é realizado nos casos em que os produtos semimanufaturados, como chapas, barras, perfis, tubos ou arames, apresentam deformações causadas pelos processos de fabricação, pelo transporte, pela má armazenagem, ou ainda por apresentarem deformações causadas pelas próprias operações de fabricação.

O desempenamento depende da espessura e da natureza do material; pode ser feito a frio ou a quente e em ambos os casos, por processo manual ou mecânico.

Desempenamento manual

No processo manual são usadas as seguintes ferramentas: martelos, macetes, marretas, grifas, etc. Também são utilizados dispositivos de fixação (morsas, grampos, etc.) e dispositivos de apoio (cepo, encontrador, etc.).

Desempenamento mecânico

No processo mecânico são usadas máquinas como prensas, calandras, marteletes pneumáticos, etc., cujos

Fig. 1 – Desempeno de barra com martelo.


dispositivos exercem a força necessária ao desempenamento dos materiais.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais as principais diferenças entre desempeno manual e o mecânico. Por exemplo, no processo manual são usadas ferramentas como martelos, macetes, marretas, grifas, etc. No desempeno mecânico são usadas máquinas como prensas, calandras, marteletes pneumáticos, etc. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Tipos de desempenamento

Dependendo do modo como é efetuado, o desempenamento pode ser classificado em quatro grupos:

a Desempenamento por flexão

b Desempenamento por torção

c Desempenamento por estiramento

d Desempenamento por chama


15 min


Nessa aula serão apresentados os tipos de desem-penamento.

Terceira Aula

35 min



Desempenamento por flexão

O desempenamento efetuado por flexão corresponde ao procedimento inverso do dobramento. As forças externas flexoras, atuando no material empenado, fazem com que ele adquira a forma desejada. Por flexão é possível desempenar chapas, barras, perfis e tubos. A figura a seguir ilustra o desempeno de uma barra por flexão.

Desempenamento por torção

No desempenamento por torção, o material sofre um giro causado pela aplicação de forças de torção. Ao aplicar forças de torção, o operador deverá torcer o material para acertá-lo. Atingindo o ponto de acerto, este deverá ser ligeiramente ultrapassado, pois o material também possui elasticidade e, sofrendo torção, tende a recuperar-se elasticamente. A própria recuperação elástica traz o material à posição desejada. Por torção, desempenam-se chapas, barras, perfis. A figura a seguir ilustra o desempeno de uma barra por torção.

Fig. 2 – Desempeno de barra por flexão.


Desempenamento por estiramento

O desempenamento por estiramento ocorre pela ação de forças de tração que alongam o material. Alongando-se, a secção transversal do material diminui. Por estiramento, é possível desempenar arames, chapas e perfis.

Desempenamento por chama

No desempenamento por chama utiliza-se, normalmente, da chama de um maçarico oxiacetilênico como fonte de calor. O problema que essa técnica de desempenamento apresenta é saber exatamente qual local do material deverá ser aquecido, pois as dilatações e contrações ocorrerão inevitavelmente.

Sabe-se que todo material metálico submetido a um aquecimento experimenta uma dilatação, com aumento de volume, assim como experimenta uma contração, diminuição de volume ao ser resfriado. Por exemplo, se uma barra de aço for aquecida lenta e uniformemente ao longo do seu comprimento, ela sofrerá uma dilatação proporcional à elevação da temperatura. Seu comprimento e sua secção aumentam com o conseqüente aumento de volume.

O desempenamento por chama deve levar em consideração os fenômenos da dilatação e contração para ser bem-sucedido, e a prática é fundamental para que os resultados venham a ser os desejados. Deve-se lembrar que a experiência é o melhor guia na

Fig. 3 – Desempeno de barra por torção.


determinação do tamanho da área a ser aquecida. Em materiais metálicos soldados o calor utilizado para o desempenamento não deve ser aplicado no cordão de solda, mas no lado oposto.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais as principais diferenças entre desempeno por torção e por estiramento. Por exemplo, no desempenamento por torção, o material sofre um giro causado pela aplicação de forças de torção. O desempenamento por estiramento ocorre pela ação de forças de tração que alongam o material. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Desempenamento manual

Inicialmente, é preciso verificar o grau de empenamento da chapa, usando uma régua de controle. A verificação deve ser feita contra a luz. Depois, é necessário posicionar a tira no cepo previamente limpo. A martelagem deve ser efetuada do centro da tira para as extremidades, no sentido do comprimento, com golpes de mesma intensidade, eqüidistantes entre si e alternadamente, à direita e à esquerda. A figura a seguir ilustra o desempenamento manual de uma chapa.

Nessa aula será apresentado o desempenamento manual de chapas em caldeiraria.


15 min


Quarta Aula

35 min



Desempenamento por martelagem

Conforme o tipo de empenamento e do grau de planicidade desejado, – é usada a martelagem radial, paralela ou concêntrica.

Martelagem radial

Na martelagem radial parte-se do centro da saliência para as bordas da chapa. A cada passada, os golpes ficam mais próximos entre si. A figura a seguir ilustra três passadas de uma martelagem radial.

Martelagem paralela

A martelagem paralela é feita em linhas paralelas, partindo-se da periferia para o centro da saliência. A intensidade das pancadas deve ser maior na periferia da saliência e ir diminuindo à medida que se aproxima do

Fig. 4 – Desempenamento manual de chapa.

Fig. 5 – Martelagem radial.


centro. A figura a seguir ilustra um processo de martelagem paralela.

Martelagem concêntrica

A martelagem concêntrica é efetuada batendo-se o martelo do centro para a periferia da saliência abaulada. As pancadas descrevem trajetórias circulares crescentes. A figura a seguir ilustra um processo de martelagem concêntrica. Esse método é recomendado para o desempenamento de chapas com uma única saliência abaulada.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais as principais diferenças entre desempeno por martelagem radial e martelagem concêntrica. Por exemplo, no desempenamento por martelagem radial parte-se do centro da saliência para as bordas da chapa. O desempenamento por martelagem concêntrica é efetuado batendo-se o martelo do centro para a periferia da saliência abaulada. As pancadas descrevem trajetórias circulares crescentes. Esse exercício poderá

Fig. 6 - Martelagem paralela.

Fig. 7 - Martelagem concêntrica.

15 min



ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na indústria cada dupla observe o maior número de operações de desempenamento manual de chapas por martelagem. Peça que observem atentamente o que está sendo apresentado.

Cada dupla receberá um pedaço de tira (chapa) com problema de empenamento. Inicialmente, será necessário que cada dupla verifique o grau de empenamento da chapa, usando uma régua de controle. A verificação deve ser feita contra a luz, posicionando, depois, a tira no cepo previamente limpo. A martelagem deve ser efetuada do centro da tira para as extremidades, no sentido do comprimento, com golpes de mesma intensidade,

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar visita a empresa onde se aplique procedimentos e operações de desempenamento manual de chapas por martelagem em caldeiraria, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência.


Nessa aula será realizada uma atividade prática sobre desempenamento manual de chapas por martelagem.

Quinta Aula

10 min


30 min



eqüidistantes entre si e alternadamente, à direita e à esquerda.

No fim do encontro, valendo-se do que aprenderam e registraram, os jovens deverão concluir sobre o desempenamento manual de chapas por martelagem em caldeiraria. Corrija e faça comentários e recomendações necessárias sobre algumas diferenciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1.

Traçado das peças Antes de começar a construção de uma peça de caldeiraria, é conveniente saber marcar na chapa destinada a fabricá-las as linhas que delimitam o contorno da peça e, também, saber determinar o tamanho e a forma das chapas que devem constituí-la.

Delimitação dos contornos das peças

Às vezes, as bordas das chapas disponíveis comercialmente são irregulares, sobretudo se elas foram aparadas. Como as chapas destinadas à fabricação de peças de caldeiraria devem apresentar bordas perfeitamente retilíneas, retangulares, com os lados opostos de igual comprimento e cortados em ângulo reto, impõe-se delimitar os contornos aproveitáveis da chapa, traçando nela o maior retângulo que seja possível, a fim de não desperdiçar matéria-prima.

Nessa aula serão apresentadas as operações de traçagem e marcações de posições.

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Para isso, procede-se geralmente da seguinte forma: unem-se os meios a e b, conforme mostrado na figura abaixo, dos lados menores opostos do retângulo a partir de dois pontos c e d desta linha, tais que o segmento ca e bd sejam iguais, aproximadamente, à quarta parte do segmento ab.

Traçam-se dois arcos de círculo que determinam a perpendicular xz no meio de cd. A partir destes pontos cd como centros, descrevem-se dois outros arcos de círculos que tenham por diâmetro a largura do retângulo e traçam-se duas tangentes comuns a eles e paralelas a ab.

Tomam-se nessas duas tangentes, de um e outro lado do eixo xz, comprimentos iguais à metade do lado maior do retângulo, e determinam-se os pontos e, f, g e h que serão seus quatro vértices.

Se for necessária uma peça retangular inferior ás dimensões da chapa, toma-se-lhe de um dos ângulos da chapa, determinando o ponto i (limite de sua largura e seu comprimento), por meio de paralelas aos eixos.

O traçado deve ser efetuado no lado da placa oposto às rebarbas, a fim de que, depois da retificação das bordas defeituosas deixadas pela ferramenta utilizada para cortá-la, todas as rebarbas fiquem do mesmo lado, ainda que se deixe sem retificar um dos lados primitivos.

Fig. 8 – Traçado de retângulo em chapa metálica aparada.


Determinação da forma e do tamanho das chapas

Para obtenção de certas peças de caldeiraria, que necessitam de traçados complicados, estes devem ser executados previamente no papel e numa escala reduzida, o que permite determinar as dimensões da chapa sem ter de recorrer a tentativas.

Quando uma linha está colocada de qualquer modo em relação aos planos de projeção, suas projeções são menores do que a peça natural; porém, quando se coloca a linha paralelamente a um dos planos, sua projeção sobre este plano é igual a seu verdadeiro tamanho. Logo, para determinar o tamanho natural de uma peça, deve-se traçá-la paralelamente ao plano vertical ou horizontal.

Para isso, procede-se do seguinte modo: P e P` são dois planos de projeção, conforme apresentado na figura a seguir, e ab uma linha qualquer, cujas projeções são ac e db. Os pontos em que a reta encontra os dois planos de projeção recebem o nome de traço de reta.

Faz-se girar o plano vertical abc em torno de um eixo vertical que passe pelo ponto a até que se encontre paralelo ao plano P´, momento em que o ponto b descreve um arco de círculo horizontal bb`, que se projeta em verdadeira grandeza em cc´ e no plano vertical, segundo uma linha horizontal be. A linha ab que se transladou para ab´, projeta-se em tamanho natural segundo de, e horizontalmente segundo ac´, paralela a lb´.

Fig. 9 – Determinação do tamanho natural de uma peça.


No plano do desenho, esse método traduz-se como segue: as duas projeções da reta dada são ab e a`b`, conforme figura a seguir, e b`b`` é o arco descrito em verdadeira grandeza pelo ponto b, no movimento de rotação em torno do eixo vertical que passa por a, e cuja projeção horizontal é o próprio ponto a. A linha horizontal b b``` é a projeção vertical deste arco, a`b`` a projeção horizontal da reta ab na sua nova posição, e ab```sua projeção vertical, que representa a verdadeira grandeza.

No caso estudado escolheu-se um eixo de rotação que passa pelo ponto a; porém, pode-se considerar, caso se julgue necessário, um eixo que passe por qualquer outro ponto da reta ab. Escolhendo um eixo que passe por b, o desenho resulta simplificado.

O ponto a da figura a seguir descreve o arco aa, e rebate-se a reta ab sobre o plano vertical, onde pode ser medida, pois está em verdadeira grandeza.

A figura a seguir representa a interpretação deste método, aa´ é o arco de círculo descrito a partir do ponto n` como centro; a´b é a reta em tamanho natural.

Fig. 10 – Projeção da reta dada.


Marcação de posições

Em caldeiraria, as partes da chapa que devem ser unidas vão geralmente cruzadas umas sobre as outras e unidas por meio de rebites. Por conseguinte, o primeiro traçado que se deve fazer é o das linhas de rebites, e a marcação dos seus furos .

Para fazer a marcação de furos procede-se da seguinte maneira: seja ab uma linha de rebites, conforme mostrado na figura anterior, correspondendo a e b aos furos extremos, e seja l o comprimento de ab e s a separação que deve existir entre dois rebites consecutivos. Deve-se dividir o espaço ab em certo número N de partes iguais. Resolve-se este problema dividindo-se l por s, isto é, o comprimento pela separação medida entre dois rebites consecutivos.

Porém, se necessário, é preciso modificar ligeiramente essa separação, a fim de que N seja sempre um número inteiro, ou ainda múltiplo de um número inteiro.

Com efeito, deve-se dividir o espaço de modo que entre a e b haja sempre uma série de pontos de divisão regularmente espaçados, uma vez que assim o exige uma junção perfeita; caso se tome uma abertura de compasso igual à separação entre os rebites e caso se trace, uma depois da outra, as divisões que vão de a até b, o erro, por menor que seja, que se cometeu ao regular a separação do compasso resultará multiplicado N vezes ao chegar no ponto b. Por isso começar-se-á sempre a dividir o espaço ab num número de partes cujo comprimento seja um múltiplo de s. Em seguida dividir-

Fig. 11 – Desenho simplificado.

Rebites Peça de aço ou alumínio que possui geometria tubular e oca, que pode ser obtida através de chapas de metal soldadas, pelo processo de extrusão do metal ou pelo processo de estampagem de chapas.


se-á separadamente cada uma das tais divisões por meio de um compasso.

Evidentemente, resultará simplificada essa divisão sendo N um múltiplo de um número inteiro. Procede-se do mesmo modo para a divisão de uma circunferência tomando para N, quando possível, um número inteiro múltiplo de 4 ou 6, divisões fáceis de serem traçadas geometricamente.

Quando duas faces devem ser unidas formando um ângulo com o auxílio de uma cantoneira, conforme mostra a figura a seguir, a aresta dessa cantoneira deve ultrapassar ligeiramente a borda das chapas.

Emprega-se tal disposição para evitar que as duas chapas se empurrem, o que dificultaria a operação da rebitagem para permitir a calefação das pinças se a peça devesse ser hermeticamente fechada; a aba da cantoneira será um pouco mais larga do que o recobrimento.

Quanto às linhas de rebites, traçam-se na cantoneira à distância da borda da aba igual a pinça, isto é, a metade

Fig. 12 – Linha de rebites.

Fig. 13 – União de chapas formando ângulo.


do cruzamento ou recobrimento, devendo corresponder sensivelmente essas linhas com o centro da face interior das abas.

Para o traçado das linhas de rebites pode-se utilizar como molde placas anteriormente furadas, porém, pode-se fazer esse traçado independentemente do traçado das chapas.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, o conceito de delimitação dos contornos de uma peça numa chapa metálica. Exemplo: utilize o procedimento descrito a partir da figura 8. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Determinação da linha neutra em peças do-bradas

Para obter uma chapa dobrada segundo um determinado perfil, é necessário cortar a chapa com tamanho certo. Para isso é preciso conhecer as dimensões da peça desenvolvida. Na conformação da dobra, todas as fibras do material padecem solicitações de compressão ou

Nessa aula será apresentado o cálculo da posição da fibra neutra em conformações.


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tração, sofrendo, conseqüentemente, alongamento ou encurtamento.

As únicas fibras que permanecem inalteradas são as que estão localizadas no plano neutro, ou, tratando-se de elementos lineares, na linha neutra. As fibras ali localizadas não sofrem deformações, portanto o desenvolvimento dessa linha irá fornecer o comprimento exato da chapa ou da tira a ser cortada. A Figura 23 apresenta de forma esquemática a posição da linha neutra em uma peça dobrada.

A linha neutra não se encontra sempre na metade da espessura da chapa. Por meio de ensaios práticos chegou-se à conclusão que:

• linha neutra será na metade da espessura da chapa quando esta for até 1 mm;

• para espessura acima de 1 mm a linha neutra será 1/3 da espessura.

Cálculo de desenvolvimento de peças do-bradas

Analiticamente, uma peça dobrada pode ser desenvolvida facilmente por meio do seguinte processo:

• Determinar a linha neutra x, somar com o raio e calcular o seu desenvolvimento.

• Determinar todas as partes retas da peça.

• Somar as partes retas com o raio desenvolvido.

A figura a seguir, por exemplo, ilustra uma peça dobrada com as dimensões correspondentes para o cálculo do comprimento desenvolvido.

Fig. 14 – Representação esquemática da posição da linha neutra.


O comprimento devido do raio R é calculado pela seguinte fórmula:

0n

360α2ππD =

Onde, nR é o raio na posição da linha neutra, ou seja:

xRRn +=

No caso do exemplo ilustrado pela figura anterior, o comprimento total (L) desenvolvido é:

DbaL ++=

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais as únicas fibras que permanecem inalteradas quando uma chapa é dobrada, como, por exemplo, as fibras que estão localizadas no plano neutro, ou, tratando-se de elementos lineares, na linha neutra. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos

Fig. 15 – Representação esquemática do desenvolvimento de peças dobradas

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jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Conformação É um processo de fabricação que, aos poucos, modifica um corpo sólido por meio de deformação plástica. Exemplos de processos de fabricação por conformação:

• Laminação – Redução de um material em lâminas, por meio de roletes. Os perfis e as chapas são obtidos por esse processo.

• Extrusão – Passagem forçada de um material por um orifício. Exemplos: tubos, perfilados, etc.

• Repuxamento – Utilizado para produzir peças a frio por meio do torno repuxador, como no caso da produção de panelas, recipientes, etc.

• Trefilação – Processo de fabricação por estiramento. Fios e cabos são obtidos por esse processo.

Corte

Processo de fabricação que consiste em retirar metal de uma superfície por meio de uma ferramenta. Exemplos de processos de fabricação por corte:

• Torneamento – Processo no qual se corta com o torno, como no caso de pinos, eixos, etc.

• Fresagem – Consiste no corte com a fresa. Exemplos: engrenagens, rasgos para chavetas, etc.

Educador, não se esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade (cartazes, catálogos, revistas, apostilas, canetas, etc.).

Nessa aula serão apresentados os conceitos de operações de conformação e corte de chapas em caldeiraria.

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• Mandrilagem – Processo de alisamento por meio de mandril. É usada, por exemplo, para alargar e alinhar furos.

• Aplainamento – Processo de alisamento com plaina. Trata-se de processo empregado especialmente em peças de madeira.

• Retificação – Consiste em dar acabamento e alisar com perfeição uma peça.

O que é conformação de chapa em cal-deiraria?

Conformação de chapa é o processo de transformação mecânica que consiste em conformar um disco plano (blank) à forma de uma matriz, pela aplicação de esforços transmitidos por meio de uma puncionadeira. Na operação ocorrem alongamento e contração das dimensões de todos os elementos de volume em três dimensões. A chapa originalmente plana adquire uma nova forma geométrica.

O que é corte de chapa em caldeiraria?

Destina-se à obtenção de formas geométricas, a partir de chapas submetidas à ação de pressão exercida por um punção ou uma lâmina de corte. Quando o punção ou a lâmina inicia a penetração na chapa, o esforço de compressão converte-se em esforço cisalhante (esforço cortante) provocando a separação brusca de uma porção da chapa. No processo, a chapa é deformada plasticamente e levada até a ruptura nas superfícies em contato com as lâminas.

A aresta de corte apresenta, em geral, três regiões: uma rugosa (correspondente à superfície da trinca da fratura); uma lisa (formada pelo atrito da peça com as paredes da matriz); e uma região arredondada (formada pela deformação plástica inicial). A qualidade das arestas cortadas não é a mesma das usinadas, entretanto, quando as lâminas são mantidas afiadas e ajustadas é possível obter arestas aceitáveis para uma grande faixa de aplicações. A qualidade das bordas cortadas geralmente melhora com a redução da espessura da chapa.


Corte por matriz e punção

No corte por matriz e punção (piercing ou blanking) não existe uma regra geral para selecionar o valor da folga, pois são vários os parâmetros de influência. A folga pode ser estabelecida com base em atributos, como: aspecto superficial do corte, imprecisões, operações posteriores e aspectos funcionais. Se não houver nenhum atributo específico desejado para superfície do blank, a folga será selecionada em função da força mínima de corte.

A força necessária para o corte pode ser bastante reduzida, construindo-se as bordas da ferramenta em plano inclinado em relação ao plano da chapa, de maneira que apenas uma pequena fração do comprimento total do corte seja feita de uma só vez.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais as principais diferenças entre uma conformação e um corte de chapa. Exemplo: na conformação ocorrem alongamento e contração das dimensões de todos os elementos de volume em três dimensões. Na operação de corte a chapa é submetida à ação de pressão exercida por um punção ou uma lâmina de corte. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem no tema e depois apresentem seus resultados no quadro.


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Tipos de corte

Dependendo do tipo de corte, são definidos diversos grupos de operações de prensa, conforme listagem abaixo:

• A operação de corte é usada para preparar o material para posterior estampagem. A parte desejada é cortada (removida) da chapa original.

• A fabricação de furos em prensa caracteriza uma operação de corte em que o metal removido é descartado.

• A fabricação de entalhes (notching) nas bordas de uma chapa pode ser feita em prensa por meio do puncionamento dessas regiões.

• O corte por guilhotina é uma operação que não retira material da chapa metálica.

• A rebarbação é uma operação que consiste em aparar o material em excesso (rebarbas) da borda de uma peça conformada. A remoção de rebarbas de forjamento em matriz fechada é uma operação desse tipo.

Existe um processo relativamente recente de corte fino (fine blanking), que se caracteriza pelo emprego de folgas muito pequenas, em torno de 0,0002 polegadas, com prensas e jogo de matrizes muito rígidos (para evitar dobramento da chapa).

Com esse equipamento é possível produzir blanks com superfícies de corte quase isentas de defeitos. As peças produzidas podem ser empregadas como engrenagens, cames, etc., sem que seja necessária a usinagem das bordas cortadas.

Nessa aula serão apresentados os tipos de corte de chapa em caldeiraria.

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Exemplo de corte de chapa

Um exemplo de corte de chapa é a matriz para recorte e perfuração de arruelas planas, figura 25. A tira metálica é alimentada, deslizando até a primeira posição de corte. O furo da arruela é puncionado. Segue-se um segundo deslizamento, após o qual a arruela é recortada. Durante o corte da arruela o punção executa o furo central da próxima peça.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, o que é um corte de chapa por matriz de recorte. Como exemplo podem ser utilizados o recorte e perfuração de arruelas planas apresentados na aula. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou se solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.


Fig. 16 – Exemplo de corte de chapa por matriz de recorte.

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Métodos de conformação

A maior parte da produção seriada de partes conformadas a partir de chapas finas é realizada em prensas mecânicas ou hidráulicas. Nas prensas mecânicas a energia é, geralmente, armazenada num volante e transferida para o cursor móvel no êmbolo da prensa.

As prensas mecânicas são quase sempre de ação rápida e aplicam golpes de curta duração, enquanto que as prensas hidráulicas são de ação mais lenta, mas podem aplicar golpes mais longos. As prensas podem ser de efeito simples ou de duplo efeito. Algumas vezes pode ser utilizado o martelo de queda na conformação de chapas finas. O martelo não permite que a força seja tão bem controlada como nas prensas, por isso não é adequado para operações mais rigorosas de conformação.

Prensa de conformação

As ferramentas básicas utilizadas em uma prensa de conformação de peças metálicas são o punção e a matriz. O punção, normalmente um elemento móvel, é a ferramenta convexa que se acopla com a matriz côncava. Como é necessário um alinhamento acurado entre a matriz e o punção, é comum mantê-los permanentemente montados em uma subprensa, ou porta-matriz, que pode ser rapidamente inserida na prensa.

Geralmente, para evitar a formação de rugas na chapa a conformar usam-se elementos de fixação ou a ação de grampos para comprimir o blank contra a matriz. A fixação é conseguida por meio de um dispositivo denominado anti-rugas ou prensa-chapas, ou ainda, em prensas de duplo efeito por um anel de fixação.

Nessa aula serão apresentados os métodos de conformação de chapas utilizados em caldeiraria.

Décima Aula

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Alguns dos conjuntos típicos de ferramental usado em processos específicos de conformação são: estampagem profunda, conformação progressiva (corte/perfuração), processo Guerin e repuxamento. A figura a seguir mostra esquematicamente uma prensa e o ferramental de estampagem profunda.

Freqüentemente, matrizes e punções são projetados para permitir que os estágios sucessivos de conformação de uma peça sejam efetuados na mesma matriz a cada golpe da prensa. Esse procedimento é conhecido como conformação progressiva.

Operações de estampagem profunda

É o processo utilizado para fazer com que uma chapa plana (blank) adquira a forma de uma matriz (fêmea), imposta pela ação de um punção (macho). O processo é empregado na fabricação de peças de uso diário (pára-lamas, portas de carros, banheiras, rodas, etc.).

A distinção entre estampagem rasa (shallow) e profunda é arbitrária. A estampagem rasa geralmente se refere à conformação de um copo com profundidade menor do que a metade do seu diâmetro com pequena redução de parede. Na estampagem profunda o copo é mais profundo do que a metade do seu diâmetro.

Para melhorar o rendimento do processo, é importante que se tenha boa lubrificação. Com isto reduzem-se os esforços de conformação e o desgaste do ferramental. Os óleos indicados normalmente são para extrema pressão, devendo garantir boa proteção contra a corrosão da chapa, ser de fácil desengraxe e não levar à oxidação do material (devido às reações de subprodutos dos gases formados no aquecimento do metal).

Fig. 17 – Prensa de conformação.


Geralmente, são óleos minerais com uma série de aditivos.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, o que é uma prensa de conformação. Como exemplo, a prensa que é empregada na fabricação de peças de uso diário (pára-lamas, portas de carros, banheiras, rodas, etc.). Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Operações de estiramento

É a operação que consiste na aplicação de forças de tração, de modo a esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz). Nesse processo, o gradiente de tensões é pequeno, o que garante a quase total eliminação do efeito mola. Como predominam tensões trativas, grandes deformações de estiramento podem ser aplicadas apenas para materiais muito dúcteis. Para esses materiais, exigem-se altos valores de coeficiente de encruamento.


15 min


Nessa aula serão apresentadas as operações de estiramento e dobramento de chapas em caldeiraria.

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Décima Primeira Aula

Encruamento O encruamento de um metal pode ser definido como sendo o seu endurecimento por deformação plástica.


Ferramental

O equipamento de estiramento consiste basicamente de um pistão hidráulico (usualmente vertical), que movimenta o punção. Duas garras prendem as extremidades da chapa. Na operação, não existe uma matriz fêmea. As garras podem ser móveis, permitindo que a força de tração esteja sempre em linha com as bordas da chapa.

Garras fixas devem ser usadas somente para conformação de peças com grandes raios de curvatura, evitando-se com isto o risco de ruptura da chapa na região das garras.

O estiramento é uma das etapas de operações complexas de estampagem de chapas finas. Na conformação de peças como partes de automóveis ou de eletrodomésticos é comum haver componentes de estiramento.

Dobramento de chapas

Nessa operação, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em duas direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica, mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies concorrentes, em ângulo, com raio de concordância em sua junção. A figura a seguir mostra os esforços atuantes e a forma adquirida por uma tira submetida a dobramento.

Raio de dobramento

Para a operação de dobramento existe um raio de dobramento abaixo do qual o metal trinca na superfície externa. É o raio mínimo de dobramento, expresso geralmente em múltiplos da espessura da chapa.

Fig. 18 – Dobramento de chapa.


Um raio de dobramento de 3 t indica que o metal pode ser dobrado formando um raio de três vezes a espessura da chapa sem que haja o aparecimento de trincas. O raio mínimo de dobramento é, portanto, um limite de conformação, que varia muito para os diversos metais e sempre aumenta com a prévia deformação a frio do metal.

Alguns metais muito dúcteis apresentam raio mínimo de dobramento igual a zero. Isto significa que as peças podem ser achatadas sobre si mesmas, mas geralmente não se utiliza desse procedimento para evitar danos no punção ou na matriz.

Efeito mola

A operação de dobramento exige que se considere a recuperação elástica do material (efeito mola) para que se tenham as dimensões exatas na peça dobrada. A recuperação elástica da peça será tanto maior quanto maior for o limite de escoamento; menor o módulo de elasticidade e maior a deformação plástica.

Estabelecidos esses parâmetros, a deformação aumenta com a razão entre as dimensões laterais da chapa e sua espessura. O efeito mola ocorre em todos os processos de conformação, mas no dobramento é mais facilmente detectado e estudado. O raio de curvatura antes da liberação da carga (Ro) é menor do que após a liberação (Rf). O efeito mola pode ser visto na figura a seguir.

Fig. 19 – Efeito mola no dobramento.


Divisão dos processos de dobramento Os processos de dobramento podem ser divididos em:

• dobramento por repuxo

• dobramento por estiramento

• dobramento em três rolos

• dobramento em matriz

Dobramento de perfis

Em alguns setores industriais, os perfilados são raramente utilizados em formas predominantemente retas, por isso, na maioria das vezes, devem passar por um processo de dobramento após a extrusão. No dobramento de perfis ocorre um problema semelhante ao dobramento de chapas: o efeito mola.

O contorno da peça é produzido não apenas pela forma da ferramenta, mas sim pelo movimento relativo entre os elementos do ferramental de dobramento e a peça. A conformação do dobramento pode ser feita em uma ou mais etapas: geração de forma por conformação (dobramento por repuxo, dobramento por estiramento e dobramento em matriz). Os elementos de forma da matriz contêm o contorno efetivo da peça sob carga, no qual deve estar considerado o efeito de retorno elástico da peça. A figura a seguir apresenta uma prensa dobradeira de perfis. Para comprimentos de dobra considerados pequenos, utilizam-se de estampos que possuem a forma a ser dobrada. Para fabricação de perfis dobrados ou alguns tipos de peças com comprimentos de dobras considerados grandes, utilizam-se de prensas dobradeiras/viradeiras com matrizes e machos (punções) universais. O dobramento pode ser conseguido em uma ou mais operações, com uma ou mais peças por vez, de forma progressiva ou em operações individuais.


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, a diferença entre as operações de conformação de estiramento e dobramento de chapas. Exemplo: estiramento é a operação que consiste na aplicação de forças de tração, de modo a esticar o material sobre uma ferramenta ou bloco (matriz), e no dobramento, a tira metálica é submetida a esforços aplicados em duas direções opostas para provocar a flexão e a deformação plástica, mudando a forma de uma superfície plana para duas superfícies concorrentes. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.


Fig. 20 – Prensa dobradeira de perfis.

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Operações com esmerilhadeira

A esmerilhadeira, também conhecida como rebarbadora, é uma ferramenta elétrica portátil ou não, utilizada em caldeiraria para trabalhos onde é necessário esmerilhar, aparar rebarbas e cortar chapas metálicas, perfis de alumínio, chapas em ferro fundido, etc. Geralmente, é composta de um motor elétrico que aciona um disco ou esmeril que desbasta o objeto em trabalho por abrasão. A figura a seguir apresenta uma esmerilhadeira manual. A esmerilhadeira pode ser também utilizada montada num suporte para trabalhos em bancada.

A esmerilhadeira basicamente executa duas operações: corte e desbaste. As ferramentas responsáveis por essas operações são os discos de corte e desbaste.

Nessa aula serão apresentadas as operações com esmerilhadeira e lixadeira.

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Fig. 21 – Esmerilhadeira manual.

Décima Segunda Aula


Disco de corte

Discos de corte são ferramentas abrasivas utilizadas para o corte de diversos tipos de materiais, metálicos e não metálicos, como: aço, ferro fundido, bronze, latão, titânio, tungstênio, cerâmica ou vidro, em forma de barras, tubos, placas, chapas e perfis, além de serem usados para abertura de canaletas. Os discos são disponíveis nos seguintes diâmetros: 101,6 mm; 114,3 mm; 127,0 mm; 177,8 mm; 228,6 mm; 254,0 mm; 304,8 mm e 355,6 mm.

Disco de desbaste

Os discos de desbastes são ferramentas abrasivas utilizadas em máquinas portáteis ou de bancadas nas operações de:

• limpeza de superfície antes da solda;

• desbaste em cordões de solda;

• remoção de defeitos superficiais;

• remoção de imperfeições em peças fundidas;

• rebarbação de peças fundidas;

• preparação superficial para pintura ou revestimento.

Abrasivos de corte e desbaste

Nos processos de corte e desbaste com disco abrasivo, a sua dureza tem grande influência sobre sua vida útil. Um disco com maior dureza tende a reter mais o grão abrasivo. Com o conseqüente desgaste do grão, há perda da sua capacidade de remoção de material, as forças de corte elevam-se e o calor gerado pelo atrito entre o grão e a peça também aumenta. Caso o grão tenha friabilidade (capacidade em gerar novas arestas de corte quando fraturado) elevada, o crescimento da força de corte se dá de modo mais lento, uma vez que com esse aumento o grão passa a ser submetido a maior esforço e acaba fraturando-se e formando novas arestas. Isso se repete até que a parte exposta do abrasivo não seja suficiente para que ocorra a fratura, provocando o arredondamento do topo do grão e o conseqüente cegamento do disco abrasivo.

Tipos de abrasivos

Durante a operação de corte ou desbaste, são os grãos abrasivos que realizam a remoção de material da peça de trabalho. Os grãos se desgastam durante o trabalho, perdendo a capacidade de corte. Isso exige que o grão


se quebre ou se solte, expondo novas arestas cortantes. Os discos são fabricados com diferentes tipos de abrasivos e para corte e desbaste os tipos mais utilizados são: o óxido de alumínio, o carbeto de silício e o óxido de alumínio zirconado.

• Óxido de alumínio – Os grãos de óxido de alumínio “A” são extremamente robustos e sua forma de cunha permite penetração rápida sem fraturar-se ou desgastar-se excessivamente. É indicado para uso em materiais de alta resistência à tração, como aço e suas ligas e ferro fundido nodular e maleável. Materiais de alta resistência à tração possuem a propriedade de plasticidade, ou seja, se deformam quando submetidos a esforços. Durante a operação, o óxido de alumínio, além de penetrar no material, irá provocar sua deformação e, devido ao avanço, provocará deslocamento do material, formando assim o cavaco.

• Carbureto de silício – O carbeto de silício “37C” é mais duro e apresenta formato mais afilado e de bordas mais cortantes que o óxido de alumínio. É recomendado para trabalhos em materiais de baixa resistência à tração como ferro fundido cinzento, metais não ferrosos (bronze, latão, alumínio, etc.), materiais não metálicos (cerâmica, mármore, granito, refratários). Os materiais de baixa resistência à tração ou são extremamente duros e praticamente não se deformam ou apresentam alto escoamento. O carbeto de silício tem a capacidade de penetrar no material e remover uma pequena quantidade dele.

• Óxido de alumínio zirconado – O óxido de alumínio zirconado é um grão obtido pela combinação do óxido de alumínio com o óxido de zircônio. Esses grãos têm alta resistência ao desgaste e ao impacto, apresentando arestas superafiadas, o que permite uma maior remoção de material e uma menor geração de calor. São indicados para operações em materiais de alta resistência à tração, como aço inoxidável, aço e suas ligas e ferro fundido nodular. Apresentam altíssimo rendimento e remoção horária.

Técnicas de manuseio

Os discos de desbaste são ferramentas abrasivas que necessitam ser manipuladas com precaução. Devem ser observadas as regulamentações de segurança prescritas para prevenir a sua quebra em operação. A posição de trabalho mais adequada é aquela em que o disco trabalha formando um ângulo de 30º em relação à

Carbeto Também conhecidos como carburetos são compostos inorgânicos binários que contêm carbono.


superfície da peça, nunca devendo ser utilizado a zero grau, pois isso pode provocar o rompimento das telas de reforço laterais. A figura a seguir ilustra a maneira correta de se trabalhar com uma esmerilhadeira com disco de desbaste. Nesta posição o operador pode observar perfeitamente a zona de trabalho. E a menor área de contato dá como resultado um aumento da capacidade de desbaste.

Para abertura de canal de solda com discos com depressão central utilizam-se dos de pouca espessura, já construídos para essa finalidade. Normalmente, estes discos apresentam altura de 4 a 5 mm. Esses discos são exclusivos para uso de topo (90º). A figura a seguir ilustra a maneira correta de se trabalhar na abertura de canal de solda. A esmerilhadeira deve ser manuseada com cuidado, pois impactos do disco podem provocar trincas.

Fig. 22 – Ângulo correto de utilização de discos de desbaste.

Fig. 23 – Ângulo correto de utilização de discos para abertura de canaleta.


Cuidados especiais

Precisam ser observados alguns cuidados e nunca devem ser realizados os seguintes procedimentos:

• Afiar ferramentas no disco de desbaste.

• Forçar a parada do disco contra a peça.

• Utilizar o disco com inclinação incorreta.

• Ficar na frente da máquina.

Montagem dos discos

A segurança no emprego dos discos de desbaste depende do grau de cuidado com que são montados e manipulados. Devem ser observadas:

• inspeção do disco;

• verificação da velocidade da máquina;

• inspeção dos flanges;

• montagem e o aperto do disco;

• utilização de capa protetora.

Operações com lixadeira

A lixadeira é utilizada para executar vários tipos de trabalhos de lixar e polir a seco materiais em bruto, envernizados ou pintados: madeira, metal, plástico, gesso, betume, etc. A escolha do tipo de lixadeira deve ser feita em função do perfil da superfície a tratar: plana (lixadeira vibratória), curva (lixadeira com excêntrico), grande superfície (lixadeira de fita), ou de difícil acesso (lixadeira em cunha). No caso das lixadeiras elétricas um variador de velocidade permite adaptar a velocidade de utilização aos diferentes tipos de materiais. Um sistema de aspiração integrado permite fazer um trabalho mais limpo e com maior eficácia (discos ou folhas de abrasivo perfuradas). As lixadeiras de fita são normalmente utilizadas numa posição fixa e montadas num suporte. A figura a seguir ilustra uma lixadeira elétrica portátil.


A lixadeira basicamente executa duas operações: lixar e polir a seco. A ferramenta responsável por essas operações é a folha de abrasivo.

Procedimentos de segurança

Antes de iniciar a utilização da lixadeira, deve-se fixar firmemente a peça a ser lixada sobre uma base estável. Certifique-se de que a superfície não tenha obstáculos e verifique a fixação da folha de abrasivo.

Durante a utilização da lixadeira –segure-a firmemente. É aconselhável utilizar equipamentos EPI, como óculos de proteção e uma máscara antipoeiras. Depois da utilização da lixadeira desligue-a para substituir a folha de abrasivo ou para qualquer outra intervenção.

Manuseio da lixadeira

• Preparação – Colocar a folha de abrasivo sobre a base. Se a lixadeira tiver um sistema de aspiração integrado, os orifícios (folha de abrasivo e prato) deverão coincidir e fixar sucessivamente cada uma das extremidades da folha de abrasivo a cada um dos grampos de fixação. A folha de abrasivo deve ficar perfeitamente esticada. Um sistema de autofixação simplifica a operação.

• Instalação– Fixar firmemente a peça a lixar sobre uma mesa estável, próximo da área a lixar, para evitar qualquer flexão ou vibração e proteger a superfície de quaisquer marcas de aperto.

Fig. 24 – Lixadeira elétrica portátil.


• Lixar – Para obter uma superfície homogênea deverão ser respeitadas todas as etapas da operação de lixar (por exemplo, o número do grão do abrasivo). Começar a lixar a superfície progressivamente (no sentido do grão da chapa). O peso da lixadeira é normalmente suficiente para uma operação eficaz. Substituir a folha de abrasivo antes de estar demasiado desgastada. Verificar freqüentemente ao toque o grau de acabamento. Evitar que a lixadeira ultrapasse muito as bordas da superfície a lixar para não arredondar as arestas.

Tipos de lixadeira

Para superfície plana deve-se utilizar uma lixadeira vibratória (para uma superfície pequena ou média), ou uma lixadeira de fita (para grandes superfícies).

Para superfície curva utiliza-se uma lixadeira com excêntrico (ou orbital). O seu prato adapta-se a todos os tipos de superfícies e pode também ser utilizado para polir e dar lustro.

Utiliza-se de uma lixadeira de fita para a preparação de grandes superfície planas. Pode ser utilizada com uma guia (inclinável a 45º), ou com uma moldura de lixamento para um melhor controle do acabamento.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, a diferença entre as operações com esmerilhadeira e lixadeira. Exemplo: a esmerilhadeira é uma ferramenta para operações de corte e desbaste e a lixadeira é uma ferramenta para operações de lixar e polir a seco. Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.


15 min



Serão apresentados, com base em exposições e demonstrações práticas, conceitos de planejamento e controle de produção em montagem de caldeiraria, interpretação de exemplos de documentação de produção em montagens usados na fábrica, técnicas de alinhamento geométrico, exemplo de instrumento de medição de alinhamento geométrico, técnicas de ponteamento e execução em exercícios práticos de operações de pré-montagem caldeireira.

Aprender conceitos de planejamento e controle de produção de montagem em caldeiraria.

Conhecer a folha de tarefa substituindo o plano de produção em planejamento e controle de produção em montagem de caldeiraria.

Verificar exemplos de documentos de planejamento e controle de produção em montagem de caldeiraria.

Compreender técnicas de alinhamento geométrico.

Conhecer exemplo de instrumento de alinhamento geométrico.

Conhecer técnicas de ponteamento.

Conhecer operações de união por rebitamento.

Conhecer técnicas de rebitamento.

Conhecer tipos comerciais de rebites.

Objetivos

3 Operações de Montagem de Caldeiraria


Introdução

Em montagem de caldeiraria, o planejamento de produção envolve o ato de elaborar o plano de processos, que contém informações sobre as operações, rotas, máquinas, dispositivos de fixação e parâmetros necessários para transformar as chapas num produto acabado.

Pode-se ver que essa atividade não possui o elemento de tempo associado a ela. É o agendamento (scheduling) que possui o componente de tempo. Ele envolve o arranjo ordenado no tempo de um conjunto de tarefas (corte, conformação, dobra, etc.) a ser processada num conjunto de processos (máquinas) visando aperfeiçoar alguma medida de desempenho.

Uma tarefa pode conter mais do que uma operação. A diferença principal entre o planejamento de produção e o agendamento é que o último é diretamente ligado ao tempo, enquanto o planejamento de produção é o responsável pelo que acontece com as zonas de tempo agendadas. A figura a seguir ilustra uma produção em caldeiraria.

Nessa aula serão apresentados conceitos de plane-jamento e controle de produção em montagem de caldeiraria.

Primeira Aula

35 min


Fig. 1 – Processo de Caldeiraria.


Planejamento de Produção em Monta-gem de Caldeiraria

A maioria das atividades de planejamento de produção em montagem de caldeiraria, atualmente, ainda envolve a preparação manual dos planos ou então o planejamento semi-automático.

O planejamento de produção envolve a tradução de dados para instruções de trabalho visando produzir uma peça ou um produto. O caldeireiro normalmente usa as informações apresentadas no desenho de engenharia (folha de tarefa) e na lista de materiais para elaborar um plano executável.

O planejamento de produção ainda é preparado manualmente na maioria das indústrias. O plano pode conter detalhes complicados ou pode ser simples. Por exemplo, numa fábrica onde os caldeireiros são altamente habilidosos, os planos são únicos, e geralmente mostram rotas de estações de trabalho. Os outros aspectos do plano são deixados para os caldeireiros decidirem. Em contraste, quando um produto é produzido por uma máquina automatizada, o plano de produção normalmente contém detalhes das atividades passo a passo.

Esses dois exemplos são casos extremos; porém, a produção em lotes é onde normalmente o planejamento de produção é mais freqüentemente requisitado, e o responsável pelo planejamento deve possuir:

• habilidade para interpretar um desenho de engenharia (folha de tarefa);

• conhecimento de processos e práticas de caldeiraria;

• conhecimento de ferramental e dispositivos de fixação de peças;

• conhecimento dos recursos disponíveis na fábrica;

• conhecimento de como executar análises de tempos e custos;

• conhecimento de matérias-primas;

• conhecimento dos custos relativos dos processos, ferramental e matéria-prima.

Os elementos mais importantes do planejamento e controle de produção incluem a seleção de materiais (que também pode ser decidida pelo caldeireiro), seleção de


operações, seleção de máquinas, seqüenciamento de operações, seleção de ferramentas e seleção de dispositivos de fixação. Inúmeros fatores influenciam o planejamento de produção: forma geométrica da peça, suas tolerâncias, acabamento superficial, tamanho, tipo de material, quantidade e o próprio sistema de caldeiraria.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, por que o planejamento de produção em caldeiraria ainda é preparado manualmente na maioria das indústrias.

Exemplo: nessas indústrias os caldeireiros são altamente habilidosos e os planejamentos são únicos.


Plano de Produção

Para entender a natureza do documento produzido normalmente pelo procedimento tradicional de planejamento de produção em montagem de caldeiraria, um plano de produção manual simplificado é apresentado na tabela 1. O plano contém as seguintes informações: o

Nessa aula será apresentada a folha de tarefa substituindo o plano de produção em planejamento e controle de produção em montagem de caldeiraria.


15 min


Segunda Aula

35 min



cabeçalho identifica o plano, sua origem, datas importantes, número de peças a serem fabricadas, e assinaturas importantes para validar o seu conteúdo. Têm-se as informações relacionadas à peça, que incluem a sua identificação, o número do desenho (folha de tarefa), a classificação, a família, e seus parâmetros físicos. O terceiro aspecto das informações do documento mostra o número e descrição da operação, máquinas a serem usadas, ferramentas e tempos de operação e de setup.

Método Básico de Produção pelo Desenho

No desenho de qualquer peça mecânica, deve-se considerar em primeiro lugar o processo de produção a ser utilizado, já que disso depende a representação das características detalhadas da peça e, até certo ponto, a escolha das dimensões.

Podem-se usar ocasionalmente métodos especiais ou incomuns, mas a maior parte das peças mecânicas é produzida por: fundição, forja, usinagem a partir da matéria-prima padronizada, soldagem e moldagem a partir de chapas.

Cada um dos diferentes métodos produz uma forma e aparência detalhada particular das peças, e essas características devem ser mostradas no desenho (folha de tarefa). A figura a seguir ilustra as necessidades de desenhos nos diferentes métodos de produção.

Nº do plano de processos: Dados: Nº da peça: Nome da peça: Nº do desenho: Origem: Verificado: Mudanças: Aprovado: Nº de peças Material: Peso:

N da operação

Operação Máquina Ferramenta Dispositivo Tempo de Setup (hrs)

Tempo de Operação

(hrs) 5 Torneamento (d) Torno 4 T5 Pl. 3 cast. 0,2 0,2 10 Torneamento (a) Torno 2 T3 Pl. 3 cast. 0,1 0,2 15 Furação Furadeira 2 B5 Disp. c/ guia 0,15 0,1 20 Chanframento Furadeira 2 C3 Disp. c/ guia 0,1 0,07 25 Rebaixamento Furadeira 2 B1 Disp. c/ guia 0,01 0,09 30 Trat. térmico Forno 0,15 0,09 35 Retificação Retificadora 0,15 0,06

Tabela 1 - Exemplo de plano de produção.


Folha de Tarefa

Para produção de qualquer peça é necessário um desenho detalhado, conhecido em caldeiraria como folha de tarefa. Esse desenho deve ser completo, com a descrição da forma e tamanho, e que forneça, quando necessário, as operações a serem realizadas pela caldeiraria.

Devem-se indicar claramente as superfícies a serem trabalhadas, escolhendo e colocando as cotas para que possam ser úteis às várias oficinas de caldeiraria, sem que haja necessidade de acrescentar ou subtrair cotas, ou de representar o desenho em escala. Geralmente em caldeiraria são utilizados dois métodos:

Fig. 2 - Necessidades de desenhos nos diferentes métodos de produção.


• Sistema de desenho único – No qual é feito somente um desenho, mostrando a peça acabada, desenho esse que será usado por todas as oficinas de caldeiraria envolvidas na produção da peça.

• Sistema de desenho múltiplo – No qual se preparam diferentes desenhos, um para cada oficina, fornecendo somente informações exigidas por aquela à qual o desenho se destina.

Por exemplo, numa fábrica onde os caldeireiros são altamente habilidosos, utiliza-se do sistema de desenho único. Caso os caldeireiros não sejam tão habilidosos, recomenda-se o uso do sistema de desenho múltiplo, uma vez que os desenhos são mais fáceis de cotar sem ambigüidade, um pouco mais simples e diretos e, por isso, mais fáceis de serem usados pelas oficinas. A figura a seguir apresenta um desenho único a ser utilizado tanto pela oficina de moldagem como pela de usinagem. Pode-se verificar que o desenho apresenta a maioria das informações contidas no plano de produção da tabela 1.

Fig. 3 - Desenho único para execução de uma peça fundida.


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, por que em caldeiraria uma folha de tarefa pode substituir um planejamento de produção, como, por exemplo, o sistema de desenho múltiplo, no qual se preparam diferentes desenhos, um para cada oficina, fornecendo somente informações exigidas por aquela à qual o desenho se destina, pode substituir um planejamento de produção.


Peças Fundidas em Molde de Areia

Na figura 3 a folha de tarefa (no campo material) mostra que o ferro fundido será o material utilizado, indicando que a peça será moldada derramando-se ferro derretido em um molde, neste caso, um molde de areia, resultando uma peça obtida por fundição. Depois da fundição, as operações subseqüentes de caldeiraria produzem a peça acabada.

A figura a seguir ilustra a interpretação feita na oficina de caldeiraria do desenho único da peça fundida, apresen-tada na tabela 1, e indica a ordem das operações a serem realizadas, que serão descritas a seguir.

Nessa aula serão apresentados exemplos de desenhos (folhas de tarefas) utilizados como documentos de planejamento e controle de produção em montagem de caldeiraria.


15 min


Terceira Aula

35 min



Oficina de Moldes

Em primeiro lugar, o desenho é utilizado pelo modelador, que executa o molde ou modelo da peça em madeira. A partir desse modelo, se houver necessidade de uma grande quantidade de peças fundidas, faz-se um molde de metal, freqüentemente de alumínio. O modelador compensa a contração da peça fundida fazendo o molde em tamanho maior, utilizando para isso a regra do encolhimento em suas medidas. Ele também prevê metal adicional para as superfícies usinadas, indicadas no desenho por (1) marcas de acabamento, (2) dimensões indicando um grau de precisão obtido somente por usinagem ou (3) anotações fornecendo operações de usinagem. O moldador também prevê no projeto uma leve conicidade, que não é mostrada no desenho, para que o molde possa ser facilmente retirado da areia.

O conhecimento dos processos de confecção de moldes é muito útil para cotar um desenho, já que quase todas as cotas são utilizadas pelo modelador, enquanto que somente um número reduzido delas é empregado nas operações mecânicas da oficina.

Fig. 4 – Interpretação do desenho único para execução da peça fundida.


Desenhos de Peças Fundidas

Geralmente faz-se um desenho único da peça fundida e usinada, com cotas tanto para o modelador como para o operador da máquina de usinagem, conforme apresentado na figura 3. Se forem observadas as regras do desenho múltiplo, realiza-se um desenho da peça fundida não usinada para o modelador, com previsão de tolerâncias e sem marcas de acabamento ou cotas; então, em um segundo desenho para o operador da máquina de usinagem mostra-se a forma acabada e fornecem-se as cotas de usinagem.

Para peças fundidas complexas ou difíceis, pode-se fazer um desenho especial do molde, conforme mostrado na figura a seguir Na figura 5 são mostrados todos os detalhes, inclusive os esboços, a emenda, moldes dos machos e o material de que o molde é feito. Podem-se também realizar para as caixas de machos alguns desenhos de detalhamento semelhantes.

Peças Forjadas

Em caldeiraria fazem-se peças forjadas pelo aquecimento do metal, tornando-o plástico, e levando-o então à moldagem em um martelo mecânico com ou sem ajuda de matrizes especiais de aço. Peças grandes são freqüentemente marteladas com matrizes que possuem uma única forma para todos os fins.

Fig. 5 - Desenho de um molde para peça fundida da figura 3.


Peças menores produzidas em grande quantidade podem justificar a despesa da realização de matrizes especiais. As peças forjadas por estampagem são as mais comuns e são feitas em matrizes do tipo apresentado na figura a seguir. A matriz inferior apóia-se na base do martelo mecânico e a matriz superior é levantada pelo seu mecanismo. O metal quente é colocado entre as matrizes e faz-se a matriz superior cair várias vezes, possibilitando que o metal escorra para dentro da cavidade das matrizes. O excesso formará uma película delgada ou rebarba em volta da peça forjada no plano da emenda das matrizes. Essa rebarba é então removida em uma máquina rebarbadeira ou esmerilhadeira.

Desenhos de Peças Forjadas

Os desenhos de peças forjadas são preparados de acordo com o sistema de desenho único ou múltiplo. No sistema de desenho único há um desenho para ambos: o confeccionador de matrizes e o operador de máquina de acabamento (plaina limadora, fresadora, lixadeira, etc.). Em qualquer um dos casos, deve-se indicar a emenda, a folga e especificar a dimensão da folga. A figura a seguir apresenta um exemplo de um desenho único para execução de uma peça forjada.

Fig. 6 – Matrizes de forja por estampagem da peça forjada.

Rebarba Na etapa de acabamento o excesso de material forma a rebarba, que tem de ser fina para assegurar o preenchimento total da matriz e tolerâncias rigorosas.


Observa-se a indicação da emenda e material adicional para usinagem. Esse desenho único combina dois desenhos em um, com cotas completas tanto para o confeccionador de matrizes como para o caldeireiro. A figura a seguir ilustra a interpretação, feita pela oficina de caldeiraria, do desenho da peça forjada da figura 7 e indica a ordem das operações a serem realizadas.

Fig. 7 - Desenho para execução de uma peça forjada.


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, quais as principais diferenças entre peças fundidas e peças forjadas.

Exemplo, nas peças fundidas a peça será moldada derramando-se ferro derretido em um molde, por exemplo, um molde de areia, resultando numa peça obtida por fundição. Nas peças forjadas o metal submete-se a um aquecimento, tornando-o plástico, e levando-o então à moldagem em um martelo mecânico com ou sem ajuda de matrizes especiais de aço.



Fig. 8 - Interpretação do desenho da peça forjada da figura 6.

15 min



Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na fábrica cada dupla interprete o maior número de desenhos ou folhas de tarefas, que documentem a produção e montagem de peças no setor de caldeiraria. Peça que observem atentamente o que está sendo apresentado.

Cada dupla receberá um desenho para execução de uma peça fundida, onde são fornecidas as informações completas para todas as oficinas e todas as operações. Os jovens deverão interpretar o desenho, identificando todas as operações que serão realizadas, as respectivas oficinas, material utilizado, espessuras da peça, cotas, tolerâncias envolvidas, linhas de união por solda (se houver), nome da peça, quantidade a ser produzida e material.

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, visita a uma fábrica que possua processo de caldeiraria, onde são utilizados desenhos ou folhas de tarefas como documento de produção e montagem de caldeiraria.

Nessa aula será realizada uma atividade prática sobre interpretação de exemplos de documentação de produção e montagens usadas na fábrica.

Quarta Aula

10 min


30 min



No fim do encontro, valendo-se do que interpretaram e registraram, os jovens deverão concluir sobre a documentação de produção e montagens usadas na fábrica. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferenciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1, relatando essa prática.

Importância do alinhamento geomé-trico

As montagens em caldeiraria em geral precisam estar alinhadas geometricamente e niveladas para poderem atender de forma adequada e com o máximo de eficiência ao seu projeto. O alinhamento geométrico pode ser compreendido como sendo a relação existente entre os planos geométricos de todos os elementos constituintes de uma montagem em caldeiraria.

A importância do alinhamento geométrico reside no fato de que deve haver harmonia entre os diversos conjuntos mecânicos existentes nas montagens, e que executam movimentos relativos entre si, para que o todo funcione de modo eficaz. Caso contrário, ocorrerá comprome-timento dos elementos em termos de exatidão e durabilidade.

10 min


Nessa aula serão apresentadas técnicas de alinha-mento geométrico.

Quinta Aula

35 min



Peso dos componentes

Quando uma montagem de caldeiraria ou dispositivo são projetados, dois fatores importantes são levados em consideração: o centro de gravidade do dispositivo, ou centro de massa, e o dimensionamento do seu curso de trabalho. O centro de gravidade é o local onde está o ponto de equilíbrio do peso de todo o conjunto. Se um dispositivo ou montagem tiverem algum problema com seu centro de gravidade e erros no dimensionamento de seu curso, surgirão desgastes de conjuntos e estruturas, quebras, peças mal executadas, resistências indesejáveis, etc. Resumindo, os elementos relacionados entre si devem ser nivelados e alinhados geome-tricamente nos planos horizontais e verticais, e esses planos devem ser nivelados e alinhados entre si. A figura a seguir ilustra um alinhamento geométrico de uma peça.

Instrumentos utilizados no alinhamento geo-métrico

Há vários instrumentos utilizados no alinhamento geométrico em montagem de caldeiraria. Esses instrumentos variam em complexidade e exatidão. Alguns exemplos são mostrados a seguir:

• Relógio comparador

• Relógio com apalpador de precisão

• Régua padrão calibrada

• Bases calibradas para suporte de instrumentos

• Acessórios de verificação

• Nível de bolha

• Nível de bolha quadrangular

Fig. 9 – Exemplo de alinhamento geométrico.


• Nível eletrônico

• Teodolito

• Autocolimador óptico-visual

• Autocolimador fotoelétrico

• Autocolimador a laser

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, a importância do peso dos componentes numa montagem em caldeiraria.

Por exemplo, o centro de gravidade é o local onde está o ponto de equilíbrio do peso de todo o conjunto.


Tolerância geométrica O controle geométrico trata basicamente dos procedimentos de determinação de dimensões, forma e posição de elementos sólidos. Para isso se deve considerar o comportamento metrológico do sistema de medição e a condição do objeto a medir.


15 min


Nessa aula serão estudadas a tolerância geométrica de forma em desenhos técnicos e as características afetadas pela tolerância de forma em elementos isolados de caldeiraria.

Sexta Aula

50 min



Desse modo, para garantir que os desvios de fabricação não prejudiquem a montagem e o funcionamento perfeito das peças, o controle geométrico passa a ser necessário e é realizado por meio de especificações de tolerâncias geométricas.

Desvios geométricos

Os desvios geométricos permissíveis para a peça são previamente indicados, aplicando-se tolerâncias geométricas que são os limites dentro dos quais as dimensões e formas geométricas possam variar sem que haja comprometimento do funcionamento e intercambiabilidade das peças.

Os erros de dimensões (tolerâncias dimensionais) que uma peça pode apresentar em sua geometria são estabelecidos pelo projetista dela, em função da aplicação prevista para a peça. Os erros de forma serão estudados nesta aula.

Erro de forma

Um erro ou desvio de forma corresponde à diferença entre a superfície real da peça e a forma geométrica teórica. A diferença de forma deve ser medida perpendicularmente à forma geométrica teórica, tomando-se cuidado para que a peça esteja apoiada corretamente no dispositivo de inspeção, para não se obter um falso valor.

Causa dos desvios de forma

Os desvios de forma que afetam as dimensões nominais das peças podem ser ocasionados por diversos fatores, sendo os principais (conhecidos por 6M) listados a seguir:

• Material da peça: usinabilidade, conformabilidade ou dureza.

• Meio de medição: incerteza de medição, adequação do instrumento ao mensurando.

• Máquina-ferramenta: ferramenta de corte, defeitos nas guias, erros de posicionamento.

• Mão-de-obra: erros de interpretação, falta de treinamento.

• Meio ambiente: variação de temperatura, limpeza do local de trabalho.

• Método: processo de fabricação para obtenção da peça, parâmetros de corte.


Conceitos básicos de tolerância de forma

Para um melhor entendimento dos conceitos de tolerância de forma, serão vistas algumas definições básicas, conforme a norma NBR 6405/1988.

• Superfície real – Superfície que separa o corpo do ambiente.

• Superfície geométrica – Superfície ideal prescrita nos desenhos e isenta de erros. Exemplos: superfícies planas, cilíndricas e esféricas.

• Superfície efetiva – Superfície levantada pelo instrumento de medição. É a superfície real, deformada pelo instrumento.

Como com instrumento de medição, não é possível examinar-se toda superfície de uma só vez de uma peça sólida, examina-se um corte dessa superfície de cada vez. Assim, são definidos:

• Perfil real – Corte da superfície real.

• Perfil geométrico – Corte da superfície geométrica.

• Perfil efetivo – Corte da superfície efetiva.

As diferenças entre o perfil efetivo e o perfil geométrico são os erros apresentados pela superfície em exame e são genericamente classificados em dois grupos:

• Erros macrogeométricos – Detectáveis por instrumentos convencionais. Exemplos: ondulações acentuadas, conicidade, ovalização, etc.

• Erros microgeométricos – Detectáveis somente por rugosímetros, perfiloscópios, etc. São também definidos como rugosidade.

Características afetadas pela tolerância de forma em elementos isolados

As seguintes características de um elemento isolado são afetadas pela tolerância de forma: retilineidade, planicidade, circularidade e cilindricidade de uma superfície qualquer.

Retilineidade

Retilineidade é a condição pela qual cada linha deve estar limitada dentro do valor de tolerância especificada.


Na figura a seguir, se o valor da tolerância (t) for precedido pelo símbolo de diâmetroφ , o campo de tolerância será limitado por um cilindro com diâmetro t, conforme mostrado na figura a seguir.

Outro exemplo de tolerância de retilineidade pode ser visto na figura a seguir, que apresenta a especificação do eixo de um cilindro de 20 mm de diâmetro, que deverá estar compreendido em uma zona cilíndrica de 0,3 mm de diâmetro.

Se a tolerância de retilineidade for aplicada nas duas direções de um mesmo plano, conforme mostrada na figura a seguir, o campo de tolerância daquela superfície será de 0,5 mm na direção da figura da esquerda, e de 0,1 mm na direção da figura da direita.

Fig. 10 - Retilineidade de um cilindro.

Fig. 11 - Exemplo de tolerância de retilineidade.


O método de medição da tolerância de retilineidade é ilustrado na figura a seguir. O instrumento de medição a ser utilizado pode ser, por exemplo, um relógio comparador.

Planicidade

Planicidade é a condição pela qual toda superfície deve estar limitada pela zona de tolerância “t”, compreendida entre dois planos paralelos, distantes de “t”. A figura a seguir apresenta um exemplo de tolerância de planicidade.

Fig. 12 - Exemplo de tolerância de retilineidade aplicada em duas direções.

Fig. 13 – Método de medição da tolerância de retilineidade.

Fig. 14 – Exemplo de tolerância de planicidade.


Quando no desenho do produto não se especifica a tolerância de planicidade, admite-se que ela possa variar, desde que não ultrapasse a tolerância dimensional. A tolerância de planicidade tem uma importante aplicação na construção de máquinas-ferramenta, principalmente guias de assento de carros, cabeçote, etc. A figura a seguir apresenta a especificação do desenho de uma peça com a tolerância de planicidade de 0,05 mm.

Geralmente, os erros de planicidade ocorrem devido aos seguintes fatores:

• Variação de dureza da peça ao longo do plano de usinagem.

• Desgaste prematuro do fio de corte.

• Deficiência de fixação da peça, provocando movi-mentos indesejáveis durante

• a usinagem.

• Má escolha dos pontos de locação e fixação da peça, ocasionando deformação.

• Folga nas guias da máquina.

• Tensões internas decorrentes da usinagem, defor-mando a superfície.

Circularidade

Circularidade é a condição pela qual qualquer círculo deve estar dentro de uma faixa definida por dois círculos concêntricos, distantes no valor da tolerância especificada. A figura a seguir apresenta a especificação de um desenho com um exemplo de tolerância de circularidade, onde o campo de tolerância em qualquer seção transversal é limitado por dois círculos concêntricos e distantes 0,5 mm.

Fig. 15 – Exemplo de tolerância de planicidade.


Normalmente, não será necessário especificar tolerâncias de circularidade, pois, se os erros de forma estiverem dentro das tolerâncias dimensionais, eles serão suficientemente pequenos para se obter a montagem e o funcionamento adequados da peça.

O método de medição de circularidade é verificado na produção com um dispositivo de medição entre centros. Se a peça não puder ser medida entre centros, essa tolerância será difícil de ser verificada, devido à infinita variedade de erros de forma que podem ocorrer em virtude da dificuldade de se estabelecer uma superfície padrão. A medição mais adequada de circularidade é feita por aparelhos especiais conforme mostrado na figura a seguir.

Cilindricidade

Cilindricidade é a condição pela qual a zona de tolerância especificada é a distância radial entre dois cilindros coaxiais. A figura a seguir apresenta um exemplo de tolerância de cilindricidade, onde a superfície considerada deve estar compreendida entre dois cilindros coaxiais, cujos raios diferem 0,2 mm.

Fig. 16 – Exemplo de tolerância de circularidade.

Fig. 17 – Aparelho especial de medição da tolerância de circularidade.


A circularidade é um caso particular de cilindricidade, quando se considera uma seção do cilindro perpendicular à sua geratriz. A tolerância de cilindricidade engloba:

• tolerâncias admissíveis na seção longitudinal do cilindro, que compreende conicidade, concavidade e convexidade;

• tolerância admissível na seção transversal do cilindro, que corresponde à circularidade.

O método de medição da tolerância de cilindricidade e o instrumento de medição a ser utilizado são ilustrados na figura a seguir. A peça é medida nos diversos planos de medida, e em todo o comprimento. A diferença entre as indicações máxima e mínima não deve ultrapassar, em nenhum ponto do cilindro, a tolerância especificada.

Fig. 18 – Exemplo de tolerância de cilindricidade.

Fig. 19 – Método de medição da tolerância de cilindricidade.


Posição de um elemento

A tolerância de posição é definida como um desvio tolerado de um determinado elemento (ponto, reta, plano) em relação à sua posição teórica. É importante a aplicação desse conceito na especificação de posições relativas, como, por exemplo, na posição de furos em uma placa para que ela possa ser montada sem nenhuma necessidade de ajuste.

Tolerância de posição de um ponto

Tolerância de posição de um ponto é a tolerância determinada por uma superfície esférica ou um círculo, cujo diâmetro meça a tolerância especificada. Por exemplo, na figura a seguir, o ponto de intersecção deve estar contido em um círculo de 0,3 mm de diâmetro, cujo centro coincida com a posição teórica do ponto considerado.

Nessa aula serão estudadas a tolerância geométrica de posição em desenhos técnicos e as características afetadas pela tolerância de posição em elementos associados de caldeiraria.

Sétima Aula

35 min


Fig. 20 – Tolerância geométrica de posição de um ponto.


Tolerância de posição de uma reta ou perpen-dicularidade

A tolerância de posição de uma reta é determinada por um cilindro com diâmetro "t", cuja linha de centro seja a reta na sua posição nominal. A figura 21 apresenta a tolerância geométrica de posição de uma reta.

Quando o desenho do produto indicar posicionamento de linhas que entre si não podem variar além de certos limites em relação às suas cotas nominais, a tolerância de localização será determinada pela distância de duas retas paralelas, dispostas simetricamente à reta considerada nominal. Na figura 22, o eixo do furo deve situar-se dentro da zona cilíndrica de diâmetro 0,3 mm, cujo eixo se encontra na posição teórica da linha considerada.

Tolerância de posição de um plano ou para-lelismo

A tolerância de posição de um plano é determinada por dois planos paralelos distanciados, de tolerância especificada e dispostos simetricamente em relação ao plano considerado normal. Na figura 23 a superfície

Fig. 21– Tolerância geométrica de posição de uma reta.

Fig. 22 – Tolerância geométrica de posição de um eixo de um furo.


inclinada deve estar contida entre dois planos paralelos, distantes 0,05 mm, dispostos simetricamente em relação à posição teórica especificada do plano considerado, com relação ao plano A e ao eixo B.

Tolerância de concentricidade

Tolerância de concentricidade é a condição segundo a qual os eixos de duas ou mais figuras geométricas são coincidentes, como. por exemplo, cilindros, cones, etc. Nessas figuras existe sempre uma variação do eixo de simetria, conhecida como excentricidade.

A tolerância de excentricidade poderá variar de ponto para ponto, ao se deslocar o plano de medida paralelo a si mesmo e perpendicular à linha de centro de referência. Pode-se afirmar que os desvios de excentricidade constituem um caso particular dos desvios de coaxialidade, que será visto mais adiante. A figura a seguir apresenta um exemplo de tolerância de concentricidade.

Tolerância de coaxialidade

A tolerância de coaxialidade de uma reta em relação a outra, tomada como referência, é definida por um cilindro

Fig. 23 – Tolerância de posição de um plano inclinado.

Fig. 24 – Tolerância de concentricidade.


de raio Tc, tendo como geratriz a reta de referência, dentro do qual deverá se encontrar a outra reta. Na especificação de desenho da figura a seguir, por exemplo, indica que o eixo do diâmetro central deve estar contido em uma zona cilíndrica de 0,08 mm de diâmetro, coaxial ao eixo de referência AB e o eixo do diâmetro menor deve estar contido em uma zona cilíndrica de 0,1 mm de diâmetro, coaxial ao eixo de referência B.

Divida a turma em duplas. e sorteie uma das questões abaixo para cada dupla:

1 Que tipo de tolerância se deve estabelecer para especificar as posições relativas de furos em uma placa?

2 O que é a linha de centro na tolerância de posição da reta?

3 O que determina a tolerância de posição de um plano?

4 Interprete o desenho dado a seguir.

Fig. 25 – Exemplos de tolerância de coaxialidade.

15 min

Passo 2 / Exercício


Peça aos jovens que apresentem, oralmente, o que aprenderam a respeito desses conceitos. No fim, deverão expor o material produzido e explicar ao grande grupo o que produziram, socializando as aprendizagens.

Relógio comparador

O relógio comparador centesimal é um sistema de medição por comparação que possui uma escala e um ponteiro conectados mecanicamente a uma ponta de contato. As diferenças detectadas no comparador pela ponta de contato são amplificadas e irão movimentar o ponteiro da escala.

Educador, não esqueça de providenciar o material necessário a essa atividade. No fim do encontro, corrija os exercícios entregues e faça os comentários e recomendações necessários.

Fig. 26

Nessa aula será estudado um exemplo de instrumento de medição de alinhamento geométrico, seu princípio de funcionamento, sua calibração, conservação e suas principais aplicações.

Oitava Aula

35 min



Quando a ponta de contato sofre uma pressão e o ponteiro gira no sentido horário, a diferença é positiva, significando que a peça apresenta uma dimensão maior que a previamente estabelecida. Se o ponteiro girar em sentido anti-horário, a diferença é negativa e a peça apresenta uma dimensão menor que a previamente estabelecida.

Relógio comparador e seus componentes

A figura a seguir ilustra um relógio comparador e seus principais componentes.

1 - Limitador de tolerância 6 - Ponteiro principal

2 - Contador de voltas 7 - Parafuso de fixação do aro

3 - Canhão 8 - Aro

4 - Fuso 9 - Mostrador

5 - Ponta de contato

Princípio de funcionamento

O relógio comparador utiliza um mecanismo de amplificação que é baseado em amplificação por engrenagem, por alavanca ou mista.

Na amplificação por engrenagem as diferenças de grandezas que acionam o ponto de contato são amplificadas mecanicamente quando a ponta de contato

Fig. 27 - Relógio comparador.


move o fuso, que possui uma cremalheira, que aciona um conjunto de engrenagens que, por sua vez, aciona um ponteiro indicador no mostrador. Nos relógios mais utilizados, uma volta completa do ponteiro corresponde a um deslocamento de 1 mm da ponta de contato. Como o mostrador contém 100 divisões, cada divisão equivale a 0,01 mm. A figura a seguir ilustra a amplificação por engrenagem.

Na amplificação por alavanca durante a medição, a haste que suporta o cutelo móvel desliza sofrendo um esforço contrário ao produzido pela mola de contato. O ponteiro alavanca, mantido em contato com os dois cutelos pela mola de chamada, gira em frente à escala graduada. A relação de amplificação é dada pela seguinte fórmula:

Relação de amplificação = a/b

Onde: a = comprimento do ponteiro

b = distância entre os cutelos

A figura a seguir apresenta a montagem de um instrumento com capacidade de +/- 0,06 mm e leitura de 0,002 mm por divisão.

Fig. 28 - Amplificação por engrenagem.


A amplificação mista é o resultado da combinação entre a amplificação por alavanca e a amplificação por engrenagem. Possibilita uma sensibilidade de até 0,001 mm, sem reduzir a capacidade de medição.

Relógio vertical

Existem diversos modelos de relógio comparador, sendo mais utilizados os de resolução igual a 0,01 mm. O curso do relógio também pode variar de acordo com o modelo, porém os mais comuns são de 1 mm, 10 mm, 0,250” ou 1”. Em alguns relógios a escala se apresenta perpendicular em relação à ponta de contato. A figura 30 apresenta um relógio comparador vertical.

Fig. 29 – Amplificação por alavanca.

Fig. 30 - Relógio comparador vertical.


Relógio apalpador

É uma aplicação do relógio comparador mais versátil que se usa na indústria. Seu corpo monobloco possui três guias que facilitam a sua fixação em diversas posições. A figura a seguir apresenta algumas aplicações de um relógio apalpador, que pode ser utilizado tanto na produção como na inspeção final, na medição de excentricidade de peças, alinhamento e centragem de peças em máquinas, paralelismo entre faces, medições internas e medições de detalhes de difícil acesso.

Calibração

O ajuste de possíveis erros do relógio comparador é realizado conforme o seguinte procedimento: com o auxílio de um suporte de relógio comparador, tomam-se pelo menos três medidas em blocos padrão. Em seguida, deve-se observar se as três medidas obtidas no relógio comparador correspondem às medidas dos blocos padrão. A figura a seguir ilustra esse procedimento. Nos laboratórios de metrologia também são encontrados calibradores específicos para relógios comparadores.

Fig. 31 – Exemplos de aplicações de relógio apalpador.


Conservação

Os seguintes cuidados deverão ser tomados ao se manusear o relógio comparador:

• Descer suavemente a ponta de contato sobre a peça.

• Levantar um pouco a ponta de contato ao retirar a peça.

• Evitar choques, arranhões e sujeira.

• Manter o relógio guardado no seu estojo.

• Lubrificar internamente os mancais das engrenagens do relógio.

• Colocar o relógio sempre numa posição perpendicular em relação à peça.

• Ao iniciar uma medida, deve-se dar uma pré–carga para ajuste do zero.

Dividir a turma em grupos. Distribuir lápis e um bloco de papel para cada grupo. Pedir para testarem o que aprenderam nesta aula resolvendo os exercícios a seguir:

Fig. 32 - Procedimento de ajuste do relógio comparador.

15 min

Passo 2 / Exercício

Mancais São elementos indispensáveis em sistemas onde haja movimento relativo entre partes. Os mancais podem ser deslizantes ou de rolamento. Um mancal bem dimensionado garante vida longa aos mecanismos evitando desgastes e até mesmo quebra de peças, garantindo maior eficiência elétrica e mecânica do sistema devido à minimização do atrito entre as partes.


Educador, a posição inicial do ponteiro pequeno mostra a carga inicial ou de medição, não esqueça de pedir que os jovens registrem se a variação é negativa ou positiva. Peça aos jovens que façam a leitura do relógio comparador em milímetro e a escreva no lugar indicado.

No fim do encontro, corrija os exercícios entregues e faça os comentários e recomendações necessários.


Exercícios a Leitura: ____________________________ b Leitura: ____________________________

Fig. 33

Fig.34


c Leitura: ____________________________

Fig. 35


Solicite aos jovens que formem duplas. Distribua um conjunto de medição formado por uma base, uma coluna e um relógio comparador. Cada dupla deverá:

a verificar o paralelismo em peças mecânicas a serem definidas pelo educador;

b verificar a excentricidade de uma peça montada na placa de um torno;

c verificar a concentricidade de uma peça montada na placa de um torno;

d verificar as superfícies planas de uma peça mecânica;

e verificar o alinhamento geométrico das pontas de um torno.

Educador, não esqueça de providenciar cópias do exercício a seguir.

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar visita a uma fábrica que possua processo de caldeiraria, onde se utiliza o alinhamento geométrico em produção e montagem de caldeiraria, preferencialmente com relógio comparador.

Nessa aula será realizada uma exposição prática, onde os jovens irão fazer verificação do paralelismo, excentricidade e concentricidade de peça, verificação de superfícies planas e verificação do alinhamento geométrico utilizando o relógio comparador.

Nona Aula

10 min


30 min



Exercícios Verificação de paralelismo

Verificar o paralelismo de uma peça mecânica, conforme o desenho ilustrativo da figura a seguir.

Verificação de excentricidade

Verificar a excentricidade de uma peça montada na placa de um torno, conforme o desenho ilustrativo da figura a seguir.

Fig. 36

Fig. 37


Verificação de concentricidade

Verificar a concentricidade de uma peça montada na placa de um torno, conforme o desenho ilustrativo da figura a seguir.

Verificação de superfícies planas ou planicidade

Fazer a verificação de superfícies planas de uma peça mecânica, conforme o desenho ilustrativo da figura a seguir.

Fig. 38

Fig. 39


Verificação do alinhamento geométrico

Verificar o alinhamento geométrico das pontas de um torno, conforme o desenho ilustrativo da figura a seguir.

Fig. 40


No fim do encontro, valendo-se do que interpretaram e registraram, os jovens deverão concluir sobre o alinhamento geométrico na produção e montagem em caldeiraria. Corrija e faça comentários e recomendações necessários sobre algumas diferenciações encontradas entre os grupos. Os jovens deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1, relatando essa prática.

Ponteamento

O ponteamento de solda é uma prática muito utilizada quando se deseja fixar partes de componentes, normalmente para executar uma soldagem posterior. Também tem sido utilizado para evitar que ocorra movimento relativo entre partes de uma peça quando essa é colocada em serviço, muito embora esta não seja considerada “boa prática” em caldeiraria.

Se o ponto de solda for realizado como uma etapa anterior à soldagem e tanto o procedimento como o soldador forem qualificados, não existirá problema no ponteamento. No entanto, muitos problemas poderão ocorrer, quando se utiliza do ponteamento em componentes sujeitos a carregamentos cíclicos, inclusive térmicos, principalmente em materiais que suportam altas temperaturas ou materiais de baixa ductilidade. A figura a seguir ilustra o ponteamento entre duas peças A e B.

Nessa aula serão apresentadas as operações de ponteamento.

10 min


Décima Aula

35 min



Técnica de ponteamento

O comprimento do ponto é determinado em função da experiência do soldador e deverá ser tal que garanta possíveis manobras na peça e ao mesmo tempo resista aos esforços de contração causados pela operação de soldagem.

Uma regra prática utilizada para peças com muitas vinculações é utilizar entre 1,5 a 3 vezes a espessura da chapa.

Nos casos onde não é possível a remoção da raiz, ou em casos onde se pretende uma junta perfeitamente penetrada sem remoção, podem ser utilizados alguns artifícios para manter o chanfro limpo e a abertura adequada para a operação de soldagem. Um exemplo desses recursos é apresentado na figura a seguir.

Fig. 41 – Exemplo de ponteamento entre duas peças A e B.

Fig. 42 – Recurso utilizado para fixação da peça.


Execução da raiz

A folga na montagem é fator determinante para a boa penetração do primeiro passe. Ela é diretamente ligada ao diâmetro do eletrodo utilizado. Para além deste fator, é importante verificar também a influência da polaridade, sendo que para o primeiro passe, em especial em fundo de chanfro, é recomendado utilizar polaridade direta, ou seja, o eletrodo no pólo negativo. Neste caso, além de se ter uma temperatura menor na peça, tem-se ainda uma convergência do arco elétrico, que do ponto de vista da penetração é bastante benéfica.

Para a execução dos passes de enchimento são possíveis três diferentes métodos de trabalho que são descritos a seguir.

Enchimento por filete

Esse método é o que introduz o maior tensionamento transversal e uma maior probabilidade de inclusão de escória quando comparado com os demais métodos. Por outro lado, é o método que permite uma melhoria das características mecânicas, devido à sua menor introdução de calor, evitando dessa forma o crescimento dos grãos. Por crescimento de grão pode-se entender o aspecto metalúrgico que introduz fragilidade na junta.

Em razão dessa característica e, principalmente, da possibilidade de poder-se utilizá-lo em todas as posições, esse é o método mais comumente utilizado. Esse método é representado na figura 43 (1).

Enchimento por passes largos

Esse método é recomendado para eletrodos de grande fluidez, onde se torna difícil o controle da poça de fusão. Pode ser aplicado em todas as posições, com exceção da horizontal. A técnica de trabalho consiste em imprimir uma oscilação lateral ao eletrodo, normalmente, limitada em no máximo cinco vezes o seu diâmetro. Esse método é representado na figura 43 (2).


Enchimento por passes triangulares

Esse último método é uma derivação do anterior. Nesse, o ciclo do movimento é alterado, assumindo a forma triangular. Com isso tem-se uma velocidade de deposição ainda maior.

É para ser utilizado na posição vertical ascendente, com eletrodos básicos e chapas grossas. É importante destacar que nesse método ocorrerá uma diminuição da resistência mecânica da junta. Esse método é representado na figura 43(3).

Ciclos térmicos

Ciclo térmico é uma variação de temperatura com o tempo. Existem ciclos térmicos de tratamentos térmicos, de soldagem e de conformação mecânica, entre outros. Por exemplo, num ciclo de tratamento térmico de normalização de um aço (baixa liga), os principais parâmetros são: taxa de aquecimento, temperatura máxima, tempo de permanência na temperatura máxima e taxa de resfriamento.

Aços (baixa liga) com maiores teores de elementos de liga, e principalmente com maior teor de carbono, podem variar completamente suas propriedades em função dos

Fig. 43 – Diferentes formas de enchimento na posição vertical ascendente.


ciclos térmicos impostos, onde as principais transfor-mações ocorrem no resfriamento.

Mas um ciclo de tratamento térmico é muito diferente de um ciclo de soldagem, pois no tratamento térmico é possível controlar as taxas de aquecimento e de resfriamento impostas, além do que o material todo aquece e resfria, com pequenas variações de temperatura entre a superfície e o centro da peça.

No caso da soldagem, ao contrário, não existe um único ciclo térmico imposto ao material, mas sim muitos, pois como a fusão é localizada, existem muitas temperaturas máximas atingidas ao longo do material, muito embora a taxa de resfriamento não seja muito diferente para todas estas regiões.

Materiais que não devem sofrer ponteamento

• Ferros fundidos não devem sofrer ponteamento, pois sua capacidade de acomodar tensões é muita baixa.

• Parafusos e luvas não são indicados, pois estes componentes são confeccionados nos mais variados tipos de aço e com os mais variados tipos de revestimentos.

• Eixos ou estruturas sujeitos a carregamentos cíclicos, principalmente se não for realizado o alívio do equipamento, pois tensões residuais e os possíveis defeitos superficiais podem favorecer o trincamento por fadiga.

• Aços inoxidáveis não devem ser ponteados em regiões que estarão expostas ao meio agressivo, pois a estrutura formada no ponto de solda e o alto tensionamento da região podem ser responsáveis por corrosão prematura.

• Aços de alta temperabilidade (como os aços ao cromo e níquel, de médio ou alto carbono) não podem ser ponteados a frio e nem podem ser ponteados sem sofrer posterior alívio.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, os três diferentes métodos de trabalho utilizados no ponteamento de chapas; como exemplo, utilize a figura 43 para explicar as diferenças. Esse exercício poderá ser

15 min



corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Rebites

Os rebites em geral são utilizados na execução de uniões de caráter permanente, feitas com chapas ou perfis de laminados. São hastes cilíndricas de aço ou ferro forjado, com cabeça em uma das extremidades; muitas vezes são colocados nos furos com o metal aquecido ao rubro, de modo que a outra extremidade possa ser executada por pressão ou por martelamento.

Os furos do rebite são puncionados, com ou sem escareado, ou broqueados, tendo um diâmetro maior do que o do rebite, e a espiga (haste) do rebite deve ter comprimento suficiente para proporcionar o enchimento completo do furo com o metal e a execução da cabeça. A figura a seguir apresenta alguns tipos de rebites.


Nessa aula será apresentada operação de união por rebitamento.


35 min



Tipos de rebites

Rebites grandes são usados na construção de estruturas de aço e no trabalho com caldeiras e tanques. No trabalho com estruturas são normalmente necessários poucos tipos de cabeças: boleada, boleada larga e cabeça chata escareada, conforme apresentado na figura anterior.

Aplicação de rebites

Para construção de caldeiras e tanques são usadas as cabeças boleadas, cônicas, achatadas escareadas e elípticas. As chapas são ligadas por juntas superpostas ou de topo. A figura 45 (a) apresenta uma junta superposta com uma fila de rebites; a figura 45 (b) apresenta uma junta superposta com dupla fila de rebites; a figura 45 (c) mostra uma junta de topo com uma fila de

Fig. 44 – Tipos de rebites.


cobrejuntas; e a figura 45 (d) apresenta uma junta de topo com dupla fila de cobrejuntas.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, por que os rebites são usados na execução de uniões permanentes feitas com chapas ou perfis laminados; como, por exemplo, na construção de estruturas de aço, no trabalho com caldeiras e tanques.



Fig. 45 – Juntas sobrepostas e de topo.

15 min



Rebites comerciais

Rebites grandes encontram-se disponíveis comercial-mente nos diâmetros de ½ a 1 ¾ de polegadas, com incrementos de 1/8 de polegadas. O comprimento necessário é determinado pela garra, conforme apresentado na figura 44 (d), mais o comprimento necessário para formar a cabeça. O comprimento de rebites para várias distâncias de garra pode ser encontrado no manual Steel Construction, publicado pelo American Institute of Steel Construction.

Os rebites pequenos são usados para a fabricação de formas estruturais e chapas metálicas. As cabeças de rebites pequenos segundo a ANSI são apresentadas na figura a seguir. Os rebites pequenos encontram-se comercialmente nos diâmetros de 3/32 a 7/16 polegadas, com incrementos de 1/32 a 3/8 polegadas de diâmetro.

Nessa aula serão apresentados tipos comerciais de rebites.


35 min


Fig. 46 – Cabeças de rebites pequenos segundo a norma americana.


Rebites de funileiros, de tanoeiros e rebites para correias são utilizados para fixar chapas metálicas finas, madeira, couro, borracha, etc. As cabeças e as proporções padronizadas de rebites pequenos são apresentadas na figura a seguir. Símbolos de rebites

Para representação de grandes estruturas usam-se os símbolos de rebites, porque é impossível mostrar os detalhes da forma da cabeça num desenho em pequena escala. Os símbolos da norma americana ANSI que indicam os vários tipos de cabeças de rebites são mostrados na figura a seguir.

Fig. 47 – Cabeças e proporções de rebites pequenos.


Produtos especiais dos fabricantes

Há muitas indústrias que fabricam rebites de tipo especial. Muitos destes são feitos especificamente com a finalidade de fornecer produto barato. Outros se destinam a uma montagem rápida. Outros ainda são projetados para usos especiais. A seguir são apresentados alguns rebites especiais:

• Rebites porcas – São uma combinação de rebite e porca. São tubulares, com rosca interna, e têm um corpo desenhado de modo que uma ferramenta de montagem, manual ou elétrica, que engata a rosca, provoque a expansão da haste (corpo) e encha o furo preparado na peça a ser unida.

• Rebites de impulsão – São rebites do tipo “cego”, consistindo de um corpo ranhurado e macheado e de um pino de aço chanfrado. Na instalação, o corpo é inserido em furos preparados nos elementos a serem fixados e o pino é impelido para dentro do corpo.

Fig. 48 – Símbolos de rebites da norma americana ANSI.


Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, por que existem rebites de tipo especial, como, por exemplo, rebites porcas e rebites de impulsão.

Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos jovens que trabalhem no tema e depois apresentem seus resultados no quadro.


15 min



Será apresentada a interpretação do planejamento de componentes de caldeiraria com relação ao material, dimensões, seqüências de execução, recursos necessários e qualidade final. Também, serão apresentadas técnicas de planificação de peças em caldeiraria utilizando o método tradicional de desenho e como executar alguns componentes de caldeiraria em aulas práticas.

Aprender conceitos de planejamento de componentes de caldeiraria.

Aprender conceitos de execução de peças feitas a partir de matéria-prima em chapa metálica.

Conhecer conceitos de planificação de componentes de caldeiraria.

Conhecer técnicas de planificação em caldeiraria utilizando o método tradicional de desenho.

Verificar exemplos práticos de execução de componentes de caldeiraria.

Objetivos

4 Execução de Componentes de Cadeiraria


Introdução

O desenvolvimento de chapas ou caldeiraria é o ramo de atividade que executa peças em chapas metálicas como reservatórios, tubulações industriais, carcaças de ventiladores, tubulações de ar-condicionado, turbinas hidráulicas e outras peças que tenham de ser confeccionadas a partir de chapas.

O processo de planificação resume-se, no primeiro evento, no planejamento de execução de um componente de caldeiraria. O processo consiste de, a partir de uma peça que se deseja confeccionar, obter a sua superfície lateral no plano, de tal modo que após recortá-la e curvá-la (ou dobrá-la) resulte na peça desejada.

Para isso é necessária a aplicação de métodos de solução, que podem ser gráficos, com a utilização do traçado em papel, ou por meio do uso de computadores, ou ainda, de softwares específicos para a solução de planificação de superfícies, que não serão objetos de nossos estudos neste capítulo.

Para o desenvolvimento dessas peças, são necessários conhecimentos como de desenho técnico, geometria descritiva, processos de fabricação, etc., de forma que as peças, quando planificadas, possam ser confeccionadas adequadamente e de acordo com o projeto especificado.

Planejamento

O planejamento a ser estudado neste capítulo quatro é o desenvolvimento das peças em chapa que compõem o componente de caldeiraria, por exemplo, um segmento cilíndrico (virola) ou recipiente prismático, os quais são compostos por uma série de peças em chapa, que após a planificação, corte e curvamento permitem obter o componente de caldeiraria pela união por soldagem dessas peças.

Nessa aula serão apresentados conceitos de planejamento de execução dos componentes de caldeiraria.

Primeira Aula

35 min



Planejamento de execução em caldeiraria

A maioria das atividades do planejamento de execução de componentes de caldeiraria, atualmente, ainda envolve a preparação manual dos planos ou então o planejamento semi-automático.

O planejamento de produção envolve a tradução de dados para instruções de trabalho visando produzir uma peça ou um produto. O caldeireiro normalmente usa as informações apresentadas no desenho de engenharia (folha de tarefa) e na lista de materiais, para elaborar um plano executável. A figura a seguir ilustra um plane-jamento de execução de um componente de caldeiraria.

Os elementos mais importantes do planejamento de execução de um componente de caldeiraria incluem a seleção de materiais (que também pode ser decidida pelo caldeireiro), seleção das dimensões da peça, seqüências de execução, recursos necessários e qualidade final.

Fig. 1 – Planejamento de execução de um componente de caldeiraria.

15 min



Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, por que o planejamento de execução de um componente de caldeiraria se inicia pela planificação desse componente.

Por exemplo, o processo consiste de, a partir de uma peça que se deseja confeccionar, obter a superfície lateral da peça no plano, de tal modo que após recortá-la e curvá-la (ou dobrá-la) resulte na peça desejada.


Peças obtidas a partir de chapas padro-nizadas

Uma chapa relativamente fina ou uma tira de espessura padronizada podem ser cortadas,primeiro, no tamanho desejado no plano, e depois curvadas, moldadas, furadas, etc., para formarem uma peça final desejada.

O desenho deve ser feito de maneira a fornecer informações necessárias à confecção de gabarito copiador e aquelas relativas à curvatura e moldagem da chapa. Algumas vezes, o planejamento é feito separadamente. Especifica–se a espessura da chapa padrão, fornecendo a bitola e a espessura equivalente em décimos de polegada, ou somente a espessura decimal, método seguido na especificação de chapas de alumínio. A figura apresentada anteriormente mostra um

Nessa aula serão apresentados alguns conceitos de execução de peças feitas a partir de matéria-prima em chapa metálica.


Segunda Aula

35 min



desenho para execução de uma peça feita de chapa metálica.

Chapas metálicas

Os aços de têmpera, isto é, de médio e alto teores de carbono (acima de 0,30%), encontram-se no comércio mais comumente sob a forma de chapas de aço. As chapas de aço são, em geral, chapas pretas, tais como saem dos laminadores, chapas galvanizadas, que são revestidas de uma camada de zinco por meio de banho, e chapas estanhadas (folhas de flandres) que, pelo mesmo processo, são revestidas de uma camada de estanho. A seguir é apresentada a tabela 1 com características e bitolas de chapas de aço disponíveis no comércio.

Espessura Peso – Kg/m2

Laminada Bitola msg/pol

mm

a quente a frio

Chapas galvanizadas

30 0,30 2,40 2,80

28 0,38 3,04 3,44

26 0,46 3,68 4,00

24 0,61 4,88 5,20

22 0,76 6,08 6,40

20 0,91 7,28 7,60

18 1,21 9,68 10,00

16 1,52 11,95 12,16 12,40

14 1,90 14,94 15,20 15,60

13 2,28 17,92 18,24 18,40

12 2,66 20,91 21,28 21,60

11 3,04 23,90 24,32 24,64

10 3,42 26,89

9 3,80 29,87

8 4,18 32,86

7 4,55 35,77


3/16 4,75 37,34

1/4 6,35 49,92

5/16 7,94 62,40

3/8 9,52 74,82

7/16 11,11 87,32

1/2 12,70 99,82

9/16 14,28 112,24

5/8 15,87 124,73

11/16 17,46 137,23

3/4 19,05 149,73

13/16 20,63 162,15

7/8 22,22 174,64

15/16 23,81 187,14

1 25,40 199,64

1.1/8 28,57 224,56

Tabela 1 – Características e bitolas de chapas de aços.

Cotação de peça de metal em chapa metálica

Geralmente, as peças a serem feitas a partir de chapas metálicas são desenhadas na sua forma acabada, como na figura 1. O caldeireiro, em primeiro lugar, utiliza o desenho para fazer um molde plano da peça (planificação). Se forem necessárias somente algumas peças, esse molde será utilizado para o corte da chapa. Então, a peça será moldada e executada à mão. Se um grande número de peças for produzido, o caldeireiro utilizará o molde e o desenho na realização das matrizes necessárias para a laminação, punção e moldagem.

Tanto o trabalho do caldeireiro responsável pela elaboração do molde, como o responsável pela elaboração da matriz são simplificados pelo fornecimento de cotas em um mesmo lado do material, interno e externo, isto é, o que seja mais importante em termos funcionais, como é mostrado na figura 1. As cotas de arestas arredondadas (dobras) são fornecidas às arestas vivas teóricas denominadas linhas de forma. A espessura do material é fornecida na seção matéria-prima do título


do desenho. Observar na figura 1 que os furos estão dispostos em grupos, devido às necessidades funcionais, e que as cotas mais importantes são os números decimais com três casas decimais.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, o planejamento de execução de peças em chapa metálica.

Por exemplo, as peças a serem feitas a partir de chapas metálicas são desenhadas na sua forma acabada; o caldeireiro, em primeiro lugar, utiliza o desenho para fazer um molde plano da peça (planificação), depois o ele utilizará o molde e o desenho na realização das matrizes necessárias para a laminação, punção e moldagem.

Esse exercício poderá ser corrigido no quadro ou ser solicitado aos que jovens trabalhem o tema e depois apresentem seus resultados no quadro.

Introdução

O processo de planificação tradicional consiste inicialmente em desenhar as vistas ortográficas (vistas frontal, superior e lateral) da peça a ser planificada. Com a interpretação das vistas e a determinação das verdadeiras grandezas das linhas que compõem a superfície, a planificação pode então ser obtida.


15 min


Nessa aula serão apresentados os conceitos de planificação de componentes de caldeiraria.

Terceira Aula

35 min



Por exemplo, com a aplicação do processo de triangulação, a superfície do sólido (representado nas vistas ortográficas) é dividida em uma quantidade suficiente de triângulos que permita uma boa solução.

Esses triângulos da superfície do sólido são então resolvidos, determinando o comprimento real de cada um de seus lados e depois reconstruídos no plano.

A junção de todos os triângulos que compõem a superfície do sólido, quando desenhados

num plano, resultam na planificação. Na figura a seguir está representado um processo de obtenção da planificação de um componente de caldeiraria, por meio das vistas, e a planificação resultante.

Metodologia a ser utilizada

A metodologia a ser aplicada na planificação de um componente de caldeiraria pode ser uma combinação do método tradicional (desenho em papel com as vistas ortográficas e a obtenção da planificação pelo processo de triangulação) ou a utilização de um software de CAD.

Para isso, em vez de desenhar as vistas ortográficas de cada peça a ser planificada, pode ser feita a modelagem em 3D. A partir do modelo em 3D podem ser gerados os triângulos na superfície da peça. O passo seguinte é planejar a seqüência de construção da peça e os triângulos a serem resolvidos.

Com a utilização de modelagem em 3D, a solução dos triângulos fica muito simplificada, pois por meio de

Fig. 2 – Exemplo de processo de planificação.


comandos específicos é possível calcular o comprimento de cada aresta que forma o triângulo, permitindo desenhar no plano como é feito no método tradicional.

Assim, podem ser modeladas em 3D todas as peças que formam o componente de caldeiraria, planificadas, e impressas as referidas superfícies. A seguir os modelos das planificações, por exemplo, podem ser colocados sobre um papelão, que serve como matéria-prima (no lugar de uma chapa metálica). Cada peça é recortada e curvada de acordo com a posição de montagem e, finalmente, colada na respectiva posição sobre o desenho principal.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, por que em execução de componentes de caldeiraria a planificação pode ser executada pelo método de desenho tradicional ou por um software de CAD.

Por exemplo, com a utilização de modelagem em 3D, a solução dos triângulos fica muito simplificada, pois por comandos específicos é possível calcular o comprimento de cada aresta que forma o triângulo, permitindo desenhar no plano como é feito no método tradicional.



15 min



Introdução

Desenvolver a planificação de uma peça equivale a colocar sobre um plano todos os elementos da superfície desse corpo. Nem todos os sólidos são desenvolvidos, uma vez que, somente no sentido estrito da palavra, pode-se desenvolver aquelas superfícies que, sem rupturas nem dobras são possíveis de ser colocadas completamente sobre um plano.

Em caldeiraria pode-se modificar, no entanto, tal definição, uma vez que, para construir, não importa muito que todas as figuras possam ser rebatidas sobre o mesmo plano, senão que, o essencial é que se possa colocar nas porções do plano todas as figuras que compõem a superfície.

Por conseguinte, pode-se decompor toda a superfície de um sólido em várias partes, juntando-as em seguida de acordo com os métodos correntes de trabalho.

Desenvolvimento

Em muitos tipos de execução de componentes de caldeiraria são necessários modelos em tamanho natural de algumas ou de todas as partes da peça, como, por exemplo, nos trabalhos de cantaria, onde se precisa de um gabarito ou molde para dar forma de uma face irregular, ou nos trabalhos com chapas metálicas finas, onde é indispensável cortá-las por um molde para que depois de laminadas, dobradas ou modeladas reproduzam a forma da peça. A superfície comple-tamente aberta sobre um plano chama-se planificação da superfície.

As superfícies possíveis de se planificar em uma folha fina de metal flexível, sem que apareçam rugas, são chamadas de superfícies desenvolvíveis e se encontram

Nessa aula serão apresentadas algumas técnicas de planificação em caldeiraria utilizando o método tradicional de desenho.

Quarta Aula

50 min



apenas nas peças constituídas de planos ou superfícies de curvatura única.

Superfícies reversas ou de curvatura dupla não podem ser planificadas e quando se necessita de moldes para sua construção estes só podem ser feitos por meio de formas aproximadas.

Considerações básicas

O desenvolvimento da superfície lateral de um cilindro reto é evidentemente um retângulo cuja largura é a altura do cilindro e o comprimento é igual à circunferência retificada. Na figura a seguir pode-se observar que a planificação da superfície lateral de um cone de revolução é um setor circular cujo raio é igual à geratriz do cone e cujo arco é igual ao comprimento da circunferência de base.

Conforme se vê na figura 3, as planificações são desenhadas com a face de dentro para cima. Este é o motivo principal de se trabalhar com as dimensões internas de um ducto em vez das externas. Esse procedimento também facilita o emprego das linhas de dobramento, identificadas por marcas de punção em cada extremidade, ao longo das quais o metal é dobrado ao se modelar à peça.

Ao desenhar um projeto para ser executado em caldeiraria em folha de metal é preciso dar margem para as ligações e superposições e, nas chapas grossas, para a espessura e aglomeração do metal. Devem-se ainda levar em consideração as dimensões comerciais do material, bem como a questão da economia ao cortar a chapa metálica.

Fig. 3 - A planificação é composta em um plano por desdobramento.


Planificação de um cubo

A planificação de um cubo, apresentada na figura 4 (a) compõe–se de seis quadrados iguais representados na figura 4 (b) e, para o seu desenvolvimento, bastará rebater tais quadrados por qualquer um dos três métodos empregados nas figuras 4 (b) e as duas figuras que se seguem 4 (c) e 4 (d).

Planificação de um prisma hexagonal truncado

A planificação de um prisma hexagonal truncado, figura a seguir, é executada da seguinte forma:

a Primeiro desenha-se as duas projeções do prisma: uma vista tomada de uma direção perpendicular a uma seção reta (uma seção ou corte feito por um plano perpendicular ao eixo do prisma), e uma vista tomada de uma direção perpendicular às arestas laterais.

b A base ABCDEF é uma seção reta que aparece em sua verdadeira grandeza na vista inferior.

c Marcar sobre a linha AA a planificação do perímetro de base. Esta linha é chamada pelos caldeireiros de linha de referência da planificação.

d Pelos pontos A, B, C, etc. levantam-se perpen-diculares chamadas linhas de medição ou linhas de dobramento, que representam as arestas laterais do

Fig. 4 - Planificação de um cubo.


prisma ao longo das quais o molde é dobrado para formar o prisma.

e É marcado sobre cada uma das arestas seu comprimento A-1, B-2, C-3, etc. dados na vista de frente.

f Os pontos 1, 2, 3, etc. são ligados sucessivamente para completar a planificação das superfícies laterais.

g Observa-se que a parte interna das faces laterais do molde está virada para o observador. Para que a planificação da superfície total do prisma constitua uma única peça, ligam-se a planificação lateral à base e à face superior em sua verdadeira grandeza, como mostra a figura a seguir.

h A determinação da verdadeira grandeza da face superior pode ser feita por meio de uma vista auxiliar.

Por economia de solda, de rebite e de tempo costuma-se fazer a costura na aresta mais curta da superfície. Ao se emendarem superfícies cuja interseção se faz num ângulo diferente de 90◦, como é o caso, pois a costura superposta presta-se melhor a uma montagem adequada. O arremate plano de encaixe é empregado quando a costura é feita numa das faces laterais.

Fig. 5 - Planificação de um prisma hexagonal truncado.


Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na oficina cada dupla execute em papel a planificação e montagem do cubo e do prisma hexagonal truncado, conforme apresentado na aula teórica.

Cada dupla receberá uma folha de papel, tipo cartolina, material de desenho, lápis, borracha, cola, etc. Os jovens deverão construir um molde em papel (executar a planificação e montagem), inicialmente de um cubo e logo a seguir, de um prisma, conforme exposição em sala de aula. O molde deverá ser identificado com o nome dos componentes da dupla e entregues ao educador.

No fim do encontro, valendo-se do que interpretaram e registraram, os jovens deverão concluir sobre a execução de um molde em caldeiraria.

Educador, para essa tarefa será preciso providenciar, preferencialmente com quatro ou cinco dias de ante-cedência, visita a fábrica, numa oficina de execução de componentes de caldeiraria, onde são utilizados desenhos ou folhas de tarefas como documento de execução desses componentes.

Nessa aula será realizada uma atividade prática sobre planificação e montagem de um cubo e um prisma hexagonal truncado, estudados na aula teórica.

Quinta Aula

10 min


30 min


10 min



Corrija e faça comentários e recomen-dações necessárias sobre algumas diferenciações encontradas entre os moldes

Informe-os de que deverão fazer um relatório, conforme descrito no anexo 1, relatando essa prática.

Planificação de uma pirâmide reta truncada

A planificação de uma pirâmide reta truncada, figura a seguir, é executada da seguinte forma:

a Primeiro desenham-se as projeções da pirâmide que mostrem: uma vista tomada de uma direção normal à base ou seção reta e uma vista tomada de uma direção normal ao eixo.

b Desenha-se a planificação da pirâmide e depois superpõe-se o molde da parte truncada.

c Visto que esta é uma porção de uma pirâmide regular reta, as arestas laterais são todas de comprimento igual.

d As arestas laterais AO e OD são paralelas ao plano frontal e, conseqüentemente, aparecem em seu comprimento real na vista de frente.

e Com o centro O1, tomado em qualquer lugar adequado, e com um raio OFAF, desenha-se um arco que é a planificação da circunferência circunscrita à base.

f Marcam-se nele as extremidades dos seis lados iguais da base hexagonal obtidos na vista superior, e ligam-se esses pontos sucessivamente entre si e com o vértice O1, formando assim o molde da pirâmide.

Nessa aula serão apresentadas a planificação e a montagem de um molde na forma de uma pirâmide reta truncada, utilizando o método tradicional de desenho.

50 min


Sexta Aula


g A interseção de plano de corte e das superfícies laterais é desenvolvida desenhando-se o comprimento real de cada aresta lateral intersectada sobre a linha correspondente da planificação.

h O comprimento real de cada um desses segmentos, tais como OH e OJ, é encontrado fazendo-os girar em torno do eixo da pirâmide até que coincidam com OFAF.

i A trajetória de um ponto qualquer, como H, será projetada na vista de frente como uma linha horizontal.

j Para obter-se a planificação de toda a superfície da pirâmide truncada deve-se acrescentar a base e a face correspondente ao plano secante, de modo que se ajustem segundo uma linha comum, determinando preliminarmente a verdadeira grandeza desta.

A costura superposta é aqui recomendada também por se prestar melhor para uma montagem adequada.

Fig. 6 - Planificação de uma pirâmide reta truncada.


Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na oficina cada dupla execute a planificação e montagem de um molde na forma de uma pirâmide reta truncada, conforme apresentado na aula teórica.




Educador, para essa tarefa será preciso providenciar, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, visita a uma fábrica que possua uma oficina de execução de componentes de caldeiraria, onde são utilizados desenhos ou folhas de tarefas como documento de execução desses componentes.

Nessa aula será realizada uma explanação prática sobre planificação e montagem de um molde na forma de uma pirâmide reta truncada.

Sétima Aula

10 min


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Planificação de um cilindro reto trun-cado

A planificação de um cilindro reto truncado, figura a seguir, é semelhante à planificação do prisma, sendo executada da seguinte forma:

a Primeiro desenham-se as duas projeções do cilindro: uma vista tomada de uma direção perpendicular à seção reta e uma vista tomada de uma direção perpendicular às geratrizes.

b Ao se planificar um cilindro sobre um plano tangente, a circunferência de base, que é uma seção reta, por ser perpendicular ao eixo, desenvolver-se-á segundo uma linha reta.

c Por ser mais conveniente para desenhar, divide-se a base, aqui representada pela vista inferior, em um número de partes iguais por meio de pontos que representam as geratrizes.

d Essas divisões devem ser espaçadas de maneira que suas cordas se confundam aproximadamente com o arco, o suficiente para tomar a planificação praticamente igual ao perímetro da base ou seção reta.

e Projetam-se essas geratrizes que passam pelos pontos da divisão, na vista de frente.

f Desenha-se a planificação e as linhas de medição como na figura 5, considerando-se o cilindro como um prisma de muitos lados.

g Transferem-se, em ordem, os comprimentos das geratrizes por meio de linhas de chamada ou de um compasso de pontas secas.

Nessa aula serão apresentadas a planificação e a montagem de um molde na forma de um cilindro reto truncado, utilizando o método tradicional de desenho.

Oitava Aula

50 min



h Juntam-se os pontos assim obtidos com uma curva suave, desenhando-a muito de leve, primeiro à mão livre, para depois se empregar a curva francesa.

Esse desenvolvimento poderia ser molde da metade de um cotovelo de duas partes. Cotovelos de três, quatro ou cinco partes podem ser desenhados da mesma maneira, como é mostrado na figura a seguir. Como o cotovelo é simétrico, em relação a um plano, desenha-se apenas a metade. Nesses casos, as partes intermediárias, como B, C e D, são desenvolvidas sobre uma linha de referência cujo comprimento é igual ao perímetro de uma seção reta. Se a seção reta for feita no meio da peça, a linha de referência passará a ser a linha de centro da planificação. Evidentemente, qualquer cotovelo poderia ser cortado em uma única folha sem desperdício se as costuras fossem feitas alternadamente sobre os lados longos e curtos.

A costura plana de encaixe é recomendada para os casos das figuras 7 e 8, embora outros tipos possam ser usados.

Fig. 7 - Planificação de um cilindro reto truncado.


Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na oficina cada dupla execute a planificação e montagem de um molde na forma de um cilindro reto truncado, conforme apresentado na aula teórica.


Educador, para essa tarefa será preciso providenciar, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, visita a fábrica, numa oficina de execução de componentes de caldeiraria, onde são utilizados desenhos ou folhas de tarefas como documento de execução desses componentes.

Nessa aula será realizada uma atividade prática sobre planificação e montagem de um molde na forma de um cilindro reto truncado.

Fig. 8 - Planificação de um cotovelo.

Nona Aula

10 min


10 min





Planificação de um cone circular reto truncado

A planificação de um cone circular reto truncado, figura a seguir, é executada da seguinte forma:

a Primeiro desenham-se as projeções do cone que mostrarão: uma vista tomada perpendicularmente à base ou seção reta e uma outra vista perpendicularmente ao eixo.

b Desenvolve-se primeiro a superfície do cone completo e depois superpõe-se o molde da parte truncada.

c Divide-se a circunferência da base representada na vista superior em um número suficiente de partes iguais de forma que a soma das distâncias das cordas resultantes aproxime-se o bastante do perímetro da base.

d Projetam-se esses pontos na vista de frente e traçam-se aí as geratrizes que passam por eles.

e Com o centro em A1 e raio igual a AF – IF, que é a verdadeira grandeza de todas as geratrizes, descreve-se um arco, que é a planificação do perímetro da base, e sobre ele marcam-se as divisões correspondentes às cordas da base, obtidas a partir da vista superior .

Nessa aula serão apresentadas a planificação e a montagem de um molde na forma de um cone circular reto truncado, utilizando o método tradicional de desenho.

Décima Aula

50 min



f Ligam-se esses pontos 1, 2, 3, etc. com A1 formando assim o molde para o cone.

g Determina-se o comprimento real de cada geratriz, entre o vértice e o plano de corte, pela rotação, até que coincida com a geratriz A-1 do contorno e marca-se essa distância sobre a linha correspondente do desenvolvimento.

h Desenha-se uma curva suave passando por esses pontos.

Recomenda-se a costura plana de encaixe ao longo do elemento S-1, embora outros tipos possam ser empregados. O molde da superfície correspondente ao plano secante é obtido a partir da vista auxiliar (normal).

Fig. 9 - Planificação de um cone circular reto truncado.


Solicite aos jovens que formem duplas. É importante que na oficina cada dupla execute a planificação e a montagem de um molde na forma de um cone circular reto truncado, conforme apresentado na aula teórica.

Cada dupla receberá uma folha de papel, tipo cartolina, material de desenho, lápis, borracha, cola, etc. Os jovens deverão construir um molde em papel (executar a planificação e a montagem), na forma de um cone circular reto truncado, conforme exposição em sala de aula. O molde deverá ser identificado com o nome dos componentes da dupla e entregues ao educador.


Educador, para essa tarefa será preciso providenciar, preferencialmente com quatro ou cinco dias de antecedência, visita a fábrica, numa oficina de execução de componentes de caldeiraria, onde são utilizados desenhos ou folhas de tarefas como documento de execução desses componentes.

Nessa aula será realizada uma atividade prática sobre planificação e montagem de um molde na forma de um cone circular reto truncado.


10 min


30 min






Triangulação As superfícies que não podem ser desenvolvidas são passíveis de uma planificação aproximada, caso se considere que elas são constituídas de seções estreitas de superfícies, que possam ser desenvolvidas.

O melhor processo e normalmente empregado na planificação aproximada é o da triangulação, ou seja, supõe-se que a superfície seja feita de um grande número de faixas triangulares ou de triângulos planos com bases muito pequenas. Esse método é usado para todas as superfícies reversas e também para as superfícies laterais de cones oblíquos.

Metodologia

Triangulação é um método simples que consiste apenas em dividir a superfície em triângulos, determinando os comprimentos reais de cada um dos lados e construindo um triângulo de cada vez, unindo-os por seus lados comuns.

Nessa aula serão apresentados os conceitos de triangulação para planificação de peças que não podem ser planificadas pelo método tradicional.

10 min



35 min



Planificação de um cone oblíquo

Um cone oblíquo difere de um cone reto no sentido de que todas as suas geratrizes têm comprimentos diferentes. A planificação de um cone circular reto é na prática constituído de certo número de triângulos iguais que se encontram no vértice e cujos lados são geratrizes, sendo as bases os pequenos arcos da base do cone. No cone oblíquo cada triângulo deve ser obtido separadamente.

A planificação de um cone oblíquo, figura a seguir, é executada da seguinte forma:

a Primeiro desenham-se as projeções do cone que mostrarão: uma vista tomada perpendicularmente à base ou seção reta, e uma outra vista perpendicularmente ao eixo.

b Desenham-se duas vistas do cone que mostrem: uma vista de uma direção perpendicular à base e uma vista de direção perpendicular à altura.

c Divide-se a verdadeira grandeza da base, aqui mostrada na vista superior, em um número suficiente de partes iguais, para que a soma das cordas seja aproximadamente igual à das áreas correspondentes.

d Projetam-se esses pontos para vista de frente da base.

e Por esses pontos e pelo vértice, desenham-se em cada vista as geratrizes do cone. Visto que esse cone é simétrico, em relação a um plano frontal que passa pelo vértice, os elementos são mostrados apenas na sua metade anterior. Desenha-se também apenas a metade da planificação.

f Com a costura no elemento mais curto, a geratriz OC será a linha de centro da planificação e pode ser desenhada diretamente em OICI, visto que seu comprimento real é dado por OFCF.

g Determina-se o comprimento real das geratrizes girando-as até se tornarem paralelas ao plano frontal ou por meio da construção de um diagrama de comprimentos reais.

h A verdadeira grandeza de qualquer geratriz seria a hipotenusa de um triângulo retângulo em que um cateto é a projeção da geratriz na vista superior e o outro cateto a altura do cone. Assim, para fazer o diagrama desenha-se o cateto OD coincidindo ou paralelo a OFDF.

i Em D, e perpendicularmente a OD, desenha-se o outro cateto sobre o qual se marcam os


comprimentos D-I, D-2, etc., iguais a DT-IT, DT – 2T, etc., respectivamente. As distâncias de O até os pontos na base do diagrama são os comprimentos reais das geratrizes.

j Constrói-se o molde da metade anterior do cone como segue: com centro em OI e raio O – I descreve-se um arco. Com CI como centro e raio CT – IT, traça-se um segundo arco que cruza o primeiro em I1, então OI – I1 será a posição desenvolvida da geratriz O – 1. Com centro em I1 e raio IT – 2T, descreve-se um arco que cruza o segundo, com O1 como centro e raio O – 2, localizando assim 2I. Continua-se esse procedimento até que todas as geratrizes tenham sido transferidas para a planificação.

k Para completar a planificação, ligam-se os pontos CI, 1I, 2I, etc. com uma curva suave.

Recomenda-se a emenda plana de encaixe para unir as extremidades do molde e formar o cone.

Desafie os jovens a tentarem explicar, em duplas, o método da triangulação para planificação de moldes.

Por exemplo, método simples que consiste apenas em dividir a superfície em triângulos, determinando os comprimentos reais de cada um dos lados e construindo

Fig. 10 - Planificação de um cone oblíquo.

15 min



um triângulo de cada vez, unindo-os por seus lados comuns.



Nessa aula será realizada a avaliação teórica referente aos capítulos 1, 2, 3 e 4.

Décima Terceira Aula


PROJETO ESCOLA FORMARE

CURSO: .........................................................................................................................

ÁREA DO CONHECIMENTO: Caldeiraria Industrial II

Nome: ................................................................................................ Data ...../...../.....

Avaliação teórica

1 O que é uma operação de forja?

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2 Quais são os métodos de forjamento utilizados pela indústria?

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3 Quais as diferenças entre uma matriz aberta e uma matriz fechada?

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4 Quais os equipamentos comumente utilizados numa operação de forjamento?

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5 Quais os equipamentos de proteção individual (EPI) devem ser utilizados em produção de caldeiraria?

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6 O que é uma operação de desempeno?

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7 Em que casos são possíveis as operações de desempeno?

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8 Dependendo do modo como é efetuada, como a operação de desempeno pode ser classificada?

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9 Como deve ser realizado o desempeno manual de uma chapa metálica?

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10 Para obtenção de certas peças de caldeiraria, que necessitam de traçados complicados, quais os procedimentos que devem ser realizados para não se desperdiçar matéria-prima, ou seja, chapa metálica?

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11 Qual deve ser a primeira marcação de posição a ser realizada, em projetos de caldeiraria que requeiram união de chapas?

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12 Na conformação da dobra de material metálico, quais as fibras do material que permanecem inalteradas?

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13 O que é uma operação de conformação em caldeiraria? Cite alguns exemplos práticos.

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14 O que é uma operação de corte em caldeiraria? Cite alguns exemplos práticos.

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15 O que é um processo de estampagem em caldeiraria?

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16 O que é uma operação de estiramento em caldeiraria?

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17 Explique a operação de dobramento de chapa.

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18 Como podem ser divididos os processos de dobramento de chapas?

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19 O que é uma ferramenta denominada esmerilhadora?

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20 O que é um disco de desbaste e quais as suas principais aplicações?

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21 Qual a função da lixadeira em caldeiraria e quais os tipos disponíveis?

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22 No que consiste um planejamento de produção em uma montagem de caldeiraria?

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23 Por que na maioria das atividades de planejamento de produção em montagem de caldeiraria, atualmente, ainda envolve a preparação manual dos planos de produção?

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24 Quais informações devem conter no planejamento de produção de uma montagem de caldeiraria?

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25 O que é uma folha de tarefa em caldeiraria e quais informações deve conter?

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26 Qual a importância do alinhamento geométrico em montagem de caldeiraria?

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27 Numa montagem de caldeiraria ou dispositivo quais os fatores importantes de projeto devem ser levados em consideração?

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28 Cite exemplos de instrumentos que são utilizados no alinhamento geométrico em montagem de caldeiraria.

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29 O que é um erro de forma em caldeiraria?

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30 O que é um relógio comparador e qual o seu princípio de funcionamento?

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Biela Peça de uma máquina que serve para transmitir ou transformar o movimento retilíneo alternativo em circular contínuo.

Broqueado Ao unir peças com parafusos, o profissional de Caldeiraria precisa levar em consideração dois fatores de extrema importância: diâmetro do furo broqueado e diâmetro do furo roscado. No primeiro caso, não é considerado no diâmetro do furo a ser aberto o tamanho da rosca.

Carbetos Também conhecidos como carburetos são compostos inorgânicos binários que contêm carbono.

Cepo Em todas as oficinas de Caldeiraria existem uma ou mais superfícies de madeiras usadas para cortar ou realizar outras operações de preparação.

Chanfro Corte efetuado na junta de uma chapa metálica para facilitar o processo de soldagem em toda a sua espessura.

Cisalhante A tensão cisalhante é definida como a componente de tensão que atua no plano da área seccionada.

Conicidade um leve ângulo de saída na parede do molde projetado para facilitar a remoção da peça do molde. As peças metálicas projetadas para serem produzidas pelos processos de moldagem devem ter uma conicidade ou ângulo de saída em todas as superfícies perpendiculares às linhas de partição da matriz. Os ângulos de saída devem ser fornecidos tanto interna quanto externamente.

Desempeno Placa de ferro fundido, raspada e cuidadosamente aplainada, rígida para livrá-la de qualquer flexão. Pode repousar sobre pés de ferro fundido ou pode-se colocá-la simplesmente sobre a mesa quando for de reduzidas dimensões.

Embutido É a peça resultante do processo de fabricação por estampagem, no qual as chapas são embutidas (repuxadas).

Encruamento O encruamento de um metal pode ser definido como sendo o seu endurecimento por deformação plástica.

Glossário


Escareado Alargado com escareador ou mandril.

Estampado Durante o processo de estampagem, o material é estampado de acordo com as medidas das peças a serem estampadas, a que se dá o nome de tira ou estampado.

Estampo Ferramenta (matriz) usada nos processos de corte e de dobra. Compõe- se de um conjunto de peças ou placas que, associado a prensas ou balancins, executa operações de corte e de dobra para produção de peças em série.

Excentricidade Variação do eixo de simetria de uma peça. A tolerância de excentricidade poderá variar de ponto para ponto, ao se deslocar o plano de medida paralelo a si mesmo e perpendicular à linha de centro de referência.

Longarina Um dos componentes que constitui o châssis de um veículo. As longarinas não são mais do que vigas de secção variável montadas longitudinalmente que proporcionam rigidez estrutural ao châssis.

Macheado Em vários moldes ou peças de máquinas, em que uma das peças possui uma ou mais partes salientes, que se ajustam em espaços ou orifícios correspondentes de outra.

Mancais São elementos indispensáveis em sistemas onde haja movimento relativo entre partes. Os mancais podem ser deslizantes ou de rolamento. Um mancal bem dimensionado garante vida longa aos mecanismos evitando desgastes e até mesmo quebra de peças, garantindo maior eficiência elétrica e mecânica do sistema devido à minimização do atrito entre as partes.

Martelo – pilão Grande martelo para fundição, que funciona a vapor, a ar comprimido etc.

Puncionado: Em uma prensa de conformação de peças metálicas o punção normalmente é o elemento móvel, é a ferramenta convexa que se acopla com a matriz côncava. Em Caldeiraria utiliza-se esse termo “puncionado”, quando se quer fazer referência a ação do punção numa operação de conformação.

Ranhurado: Escavação longa e estreita em uma peça de metal ou madeira.

Rebarba Na etapa de acabamento o excesso de material forma a rebarba, que tem de ser fina para assegurar o preenchimento total da matriz e tolerâncias rigorosas.


Rebites Peça de aço ou alumínio que possui geometria tubular e oca, que pode ser obtida através de chapas de metal soldadas, pelo processo de extrusão do metal ou pelo processo de estampagem de chapas.

Trincamento Ocorre trincamento de uma peça quando a tensão total na peça excede a sua resistência. A tensão total é a soma da tensão interna incorporada à peça dentro do molde e a tensão externa aplicada a ela.


ABNT. NBR 6393 Paquímetro com leitura de 0,1 e 0,05 mm. 1980.

CAMARA, Deusdedit; PIRES, Romeu; SALLES, Silvio de Toledo. Tecnologia Mecânica. São Paulo: EDART, 1968.

FRENCH, T. E., CHARLES, J. V., Desenho Técnico e Tecnologia Gráfica, Editora Globo, São Paulo, Brasil, 2005.

INMETRO. Sistema Internacional de Unidades. Rio de Janeiro: Duque de Caxias, 1984.

MITUTOYO DO BRASIL. Catálogo Técnico.1989.

NAVES, Helio; SOBRINHO, Herculano Leonardo; MATTA, Leolino de Souza; TIANI, Nicolino; RIBEIRO, Sergio; CAMARA Deusdedit; SALLES, Silvio de Toledo. Torneiro Mecânico. São Paulo: EDART, 1968.

NAVES, Helio; SOBRINHO, Herculano Leonardo; MATTA, Leolino de Souza; TIANI, Nicolino; RIBEIRO, Sergio; CAMARA Deusdedit; SALLES, Silvio de Toledo. Ajustador – 1.a fase. São Paulo: EDART, 1968.

PROVENZA, Francesco. Materiais para Construções Mecânicas. São Paulo: PRO-TEC: Centro Escolar e Editorial.

SENAI-RS. Informações técnicas-mecânica.10.ed. rev. e ampl. Porto Alegre, CEP SENAI de Artes Gráficas “ Henrique d’ávila Bertão”, 1996.

SPRINGER, K. B., Tratado Teórico Prático de Caldeiraria, Editora Mestre Jou, São Paulo, Brasil, 1968

TEIXEIRA, Joselena de Almeida. Design & Materiais.Curitiba: CEFET – PR, 1999.

Sites para consulta

www.abal.org.br/aluminio/processos-laminacao.asp

www.bibvirt.futuro.usp.br (Telecurso 2000 Cursos Profissionalizantes/ Metrologia)

www.csn.com.br

www.mec.puc-rio.br/~edcmm/materiais.htm

www.revistanexus.com.br

www.ufrgs.br/ndsn

www.usiminas.com.br

Referências


Instruções para elaboração do relatório de acompanhamento das atividades práticas e apresentação dos seminários quando for o caso.

Este roteiro visa ajudá-lo na elaboração do relatório e na apresentação do seminário.

1 O seu relatório deve conter:

• Breve introdução teórica;

• Desenvolvimento das atividades;

• Conclusão sobre o aprendizado realizado.

2 No desenvolvimento, o relatório deverá explicitar:

• Equipamentos e problema registrado;

• Testes e medidas realizados;

• Procedimentos de segurança adotados;

• Documentos consultados;

• Conclusões sobre o problema;

• Ferramentas e materiais usados;

• Procedimentos técnicos executados.

3 O relatório deve ser entregue na próxima aula, ou quando for o caso no dia da apresentação dos seminários.

4 A preparação dos seminários será uma atividade extraclasse.

5 Quanto à apresentação do seminário, o tempo estipulado deverá ser respeitado para que todos possam apresentar o seu relatório.

6 Não esqueça de informar caso necessite de algum equipamento para a sua apresentação.

7 No momento da apresentação, procure ter uma postura técnica, como se você fosse funcionário da empresa e estivesse apresentando o trabalho para sua chefia e demais colegas.

Anexo 1

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