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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃOE TECNOLOGIA DO MARANHÃO
ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICAENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA
Processos de Fabricação
AULA 1AULA 1
Professor:Waldemir dos Passos Martins
l @ h b©2005 by Pearson Education 16-1
[email protected]@ifma.edu.br
PROCESSOS DE FABRICAÇÃOÇ
B Hi tó iBreve HistóricoO d f ã â i i i é hi ó iOs processos de conformação mecânica tiveram sua origem na pré-história.
4.000AC os homens das cavernas empregavam ouro e cobre nativos e meteoritos ricos em ferro, sem fundi-los, para a confecção de pequenos artefatos metálicos.
Este metais eram martelados para adquirirem a forma desejada e endurecerem (encruarem)endurecerem (encruarem).
Deste esse tempo até a atualidade os processos de conformação mecânical í it tã t ti t t d tilievoluíram muito e estão presentes em praticamente tudo que utilizamos.
Atualmente, são fabricados desde pequenas peças como agulhas e pregos
©2005 by Pearson Education 16-2até navios, onde as chapas utilizadas são feitas por conformação mecânica.
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C t í tiCaracterísticas1 lt t i d t i l t é d f li d f t1. alteram a geometria do material através de forças aplicadas por ferramentas
adequadas que podem variar desde pequenas matrizes até grandes cilindros,
como os empregados na laminação.
2. Em função da temperatura e do material utilizado a conformação mecânica pode
ser classificada como: trabalhotrabalho aa frio,frio, aa mornomorno ee aa quentequente.. Cada uma destas
classificações fornecera características especiais ao material e à peça obtida.
3. Estas características serão funçãofunção dada matériamatéria prima utilizada como composiçãocomposição
químicaquímica ee estruturaestrutura metalúrgicametalúrgica (Natureza, Tamanho, forma e distribuição dasqq gg ( ç
fases presentes) e das condiçõescondições impostasimpostas pelopelo processoprocesso tais como o tipotipo ee
oo graugrau dede deformação,deformação, aa velocidadevelocidade dede deformaçãodeformação ee aa temperaturatemperatura emem queque
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oo graugrau dede deformação,deformação, aa velocidadevelocidade dede deformaçãodeformação ee aa temperaturatemperatura emem queque
oo materialmaterial éé deformadodeformado..
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C t í tiCaracterísticasConfo maçãoConfo mação é o p ocesso mecânico onde se obtém peças at a és daConformaçãoConformação é o processo mecânico onde se obtém peças através da
Compressão de Metais sólidos em Modes, utilizando a Deformaçãoplástica da matéria-prima para o preenchimento das cavidades dos moldes.p p p pO processo pode ou não ser executado com o Aquecimento da materia-prima, para facilitar o processo ou para modificar as característicasmecânicas da peça finalmecânicas da peça final.
Com a conformaçãoconformação aa quentequente pode-se conformar peças com menosgasto de energia (mais produtividade) e não tornando necessário umgasto de energia (mais produtividade) e não tornando necessário umtratamento térmico, pois a conformação a quente á feita com temperaturasacima do ponto critico do diagrama ferro-carbono, logo a essa temperatura aestrutura se recristaliza simultaneamente com deformação sofrida.
Na conformaçãoconformação aa friofrio temos a vantagem de ter um melhor acabamento
©2005 by Pearson Education 16-4final na peça, e o material da peça fica encruado, isso ajuda a aumentar aresistência mecânica, mas diminui a ductilidade.
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosO ferroO ferroO ferro não é encontrado puro na natureza. Encontra-se geralmente combinado com outros elementos formando rochas as quais dá-se o nome de MINÉRIO.
Minério de ferroO minério de ferro é retirado do subsolo, porém muitas vezes é encontrado exposto f d d d i t h (Fi 1)formando verdadeiras montanhas. (Fig. 1)
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosO principais minérios de ferro são a Hematita e MagnetitaO principais minérios de ferro são a Hematita e Magnetita.Para retirar as impurezas, o minério é lavado, partido em pedaços menores e em seguida levados para a usina siderúrgica. (Fig. 2)
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosObtenção do ferro gusaNa usina, o minério é derretido num forno denominado ALTO FORNO.No alto forno já bastante aquecido o minério é depositado em camadas sucessivasNo alto forno, já bastante aquecido, o minério é depositado em camadas sucessivas, intercaladas com carvão coque (combustível) e calcário (fundente). (Fig. 3)
Estando o alto forno carregado por meio de dispositivo especial injeta se ar em seuEstando o alto forno carregado, por meio de dispositivo especial injeta-se ar em seu interior. O ar ajuda a queima do carvão coque, que ao atingir 1200ºC derrete o minério. (Fig.4)
O ferro ao derreter-se deposita-se no fundo do alto forno. A este ferro dá-se o nome de FERRO-GUSA ou simplesmente GUSA.
As impurezas ou escórias por serem mais leves, flutuam sobre o ferro gusa derretido. (Fig. 5)
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosAtravés de duas aberturas especiais, em alturas diferentes são retiradas, primeiro aescória e em seguida o ferro-gusa que é despejado em panelas chamadasCADINHOS. (Fig. 6)( g )
O ferro-gusa derretido é levado no cadinho e despejado em formas denominadaslingoteiras. Uma vez resfriado, o ferro-gusa é retirado da lingoteira recebendoo nome de LINGOTE DE FERRO GUSA. (Fig. 7)
A seguir são armazenados para receberem novos tratamentos, pois este tipo def t f é d f ã d ã ãferro, nesta forma, é usado apenas na confecção de peças que não passarão porprocessos de usinagem.
Ferro fundidoFerro fundidoÉ uma liga de ferro - carbono que contém de 2 a 4,5% de carbono. O ferro fundido éobtido diminuindo-se a porcentagem de carbono do ferro gusa. É portanto um ferrod d f ã
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de segunda fusão.
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosEtapas da Produção Etapas da Produção
do Ferro Gusado Ferro Gusa
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosA fusão de ferro gusa, para a obtenção do ferro fundido, é feita em fornosg , p ç ,apropriados sendo o mais comum o forno “CUBILÔ”. (Fig. 9)
O ferro fundido tem na sua composição maior porcentagem de ferro, pequenaporcentagem de carbono, silício, manganês, enxofre e fósforo.
Tipos de ferro fundidoOs tipos mais comuns de ferro fundido são o ferro fundido cinzento e o ferro fundidoOs tipos mais comuns de ferro fundido são o ferro fundido cinzento e o ferro fundidobranco.Ferro fundido cinzentoCaracterísticas:• Fácil de ser fundido e moldado em peças. (Fig. 10)• Fácil de ser trabalhado por ferramentas de corte. (Fig. 11)( g )• Absorve muito bem as vibrações, condição que torna ideal para corpos demáquinas. (Fig. 12)• Quando quebrado sua face apresenta uma cor cinza escura,devido o carbono se
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Quando quebrado sua face apresenta uma cor cinza escura,devido o carbono seencontrar combinado com o ferro, em forma de palhetas de grafite.
• Porcentagem de carbono variável entre 3,5% a 4,5%.
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosFerro fundido brancoFerro fundido branco
Características:• Difícil de ser fundido• Difícil de ser fundido.• Muito duro, difícil de ser usinado, só podendo ser trabalhado com ferramenta decorte especiais.É d ij it i tê i d t• É usado apenas em peças que exijam muito resistência ao desgaste.
• Quando quebrado, sua face apresenta-se brilhamte, pois o carbono apresenta-setotalmente combinado com o ferro.
• Porcentagem de carbono variável entre 2% e 3%.
O ferro fundido cinzento, devido às suas características, têm grande, , gaplicação na indústria.
O ferro fundido branco é utilizado apenas em peças que requerem elevada
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dureza e resistência ao desgaste.
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do açodo aço
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosAçoç
O aço é um dos mais importantes materiais metálicos usados na indústriamecânica.
É usado na fabricação de peças em geral.
Obtém-se o aço abaixando-se a porcentagem de carbono do ferro gusa.
A porcentagem de carbono no aço varia entre 0,02% a 1,8%.
Principais características do aço:p çPode ser trabalhado com ferramenta de corte;1. Pode ser curvado;2 Pode ser dobrado;2. Pode ser dobrado;3. Pode ser forjado;4. Pode ser soldado;5 Pode ser laminado;
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5. Pode ser laminado;6. Pode ser estirado(trefilado);7. Possui grande resistência mecânica.
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P t d M t i i M táliProcessamento dos Materiais MetálicosHá duas classes gerais de aços:Há duas classes gerais de aços:osos açosaços aoao carbonocarbono ee osos açosaços especiaisespeciais ouou açosaços--ligaliga..
AçoAço aoao carbonocarbonoçoço aoao ca bo oca bo oSão os que contém além do ferro, pequenas porcentagens de carbono, manganês,silício, enxofre e fósforo.Os elementos mais importantes do aço ao carbono são o ferro e o carbono OOs elementos mais importantes do aço ao carbono são o ferro e o carbono. Omanganês e silício melhoram a qualidade do aço, enquanto que o enxofre e ofósforo são elementos prejudiciais.F É l t bá i d liFerro - É o elemento básico da liga.Carbono - Depois do ferro é o elemento mais importante do aço. A quantidade decarbono define a resistência do aço.
Exemplo: Um aço com 0,50% é mais resistente que um aço com 0,20% de carbono.Além disso, os aços com porcentagem acima de 0,35% de carbono podem serendurecidos por um processo de aquecimento e resfriamento rápido denominado
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endurecidos por um processo de aquecimento e resfriamento rápido denominadotêmpera.
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Aços especiais ou aços-ligas
D id à id d i d t i i i iê i l àDevido às necessidades industriais, a pesquisa e a experiência levaram àdescoberta de aços especiais, mediante a adição e a dosagem de certoselementos no aço ao carbono.
Conseguiram-se assim aços-liga com características tais como resistência à traçãoe à corrosão, elasticidade, dureza, etc., bem melhores que a dos aços ao carbonocomuns.
Conforme as finalidade desejadas, adiciona-se ao aço-carbono um ou mais dosi t l t í l ê t tê i b lt ádiseguintes elementos: níquel, cromo, manganês, tungstênio, cobalto, vanádio,
silício, molibdênio e alumínio.
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Acabamento do açoAcabamento do aço
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