Curso Técnico de Mecânica

Princípios de Tecnologias Industriais

Prof. Rivanei

Objetivo

Conhecer formas de uso manuseio de máquinas e equipamentos industriais, utilizados no processo de produção.

Noções de máquinas, equipamentos de Usinagem.

TIPOS DE MÁQUINAS INDUSTRIAIS:

Máquinas Ferramentas

1. Torno Mecânico

2. Fresadora

3. Plania

4. Furadeira

5. Outras

1-TORNO MECÂNICO

• Máquinas Ferramenta utilizada na produção de peças em geral.

Fig 01

Operação de Usinagem

É o movimento de rotação da peça a ser usinada em torno do seu próprio eixo, na fabricação de componentes de máquinas.

O processo é definido, conforme componente a ser confeccionado.

Fig. 03

Operação de Avanço e Desbaste.

São os movimentos de penetração da ferramenta de corte na peça e deslocamento da mesma ao longo da superfície a ser usina.

Fig. 04

Operação de Avanço e Desbaste.

Requisitos mínimo das ferramentas de corte

PARÂMETROS DE CORTE, GEOMETRIA E CÓDIGOS DE FERRAMENTAS

Diferença entre a máquicontrolada porcomando numérico (CN) máquina controlada por comando numérico computadorizado (CNC):

2. – Fresadora

Máquina ferramenta de movimento contínuo, destinada à usinagem de peças por meio de uma ferramenta de corte (Fresa).

Fig. 22

2.2 - Operações de fresagem

Processo realizado pela combinação de dois movimentos:

1 - Rotação da ferramenta fresa.

2 - Movimento linear da mesa

Fig. 23

Tipos de Movimentos de Corte

Movimento discordante

Obs: O mais recomendado para materiais de alta dureza, como aço carbono,aço liga etc.

Fig. 24

Operação de Corte

Movimento concordante. Obs: Menos recomendado, devido movimentos irregulares que

prejudicam a qualidade da peça, além de ocorrer o risco de quebrar os dentes da engrenagem. Mais utilizada para materiais de baixa dureza.

Fig. 26Fig. 25

Classificação de Fresadoras

São classificadas conforme a posição do eixo - árvore.

a) Fresadora Horizontal

Possui o eixo - árvore paralelo a mesa.

Fig. 27

b) Fresadora Vertical

Possui o eixo-árvore vertical a mesa

Fig. 28

c) Fresadora Universal Possui dois eixos, um vertical e outro horizontal a

mesa.

Fig. 29

Tipos de Fresas

Tipos mais usados. a) Fresa de perfil cortante São fresa utilizadas para abrir canais, superfícies cônicas e

convexas, engrenagem e outras:

Fig. 30

Ferramentas de corte

b) Fresa planas

São empregadas par usina superfícies planas, abrir canais, rasgos e outros.

Fig. 31

c) Fresa angular

São ferramentas utilizada para usinagem de perfil em ângulo rabo- de- andorinha etc.

Fig. 32

d) Fresa para rasgos

São ferramentas utilizadas para abrir rasgos de chavetas, ranhuras etc.

Fig. 33

Cuidados com a Segurança.

Prender bem a ferramenta no eixo-árvore

Observar a operação de corte. Preferencial o movimento discordante.

Velocidade de corte conforme material a ser cortado Atenção no manuseio com a ferramenta de corte Usar fluido de corte

Fig. 34

3 - Plainas

Máquina

Ferramenta de movimento retilíneo-alternativo, empregado na operação de aplainar superfícies. Fig. 35

Tipos

Plaina limadora

A qual a ferramenta faz o curso de corte e a peça tem apenas pequenos movimentos transversais.

Plaina de mesa

A qual a peça faz o curso de corte e a ferramenta tem pequenos movimentos de avanço transversal .

Cuidados com a operação

Usar velocidade de corte conforme material a ser usinado

Cuidado com os cavacos de usinagem

Manter a máquina limpa, bem como área de trabalho

Não se posicionar em frente ao cabeçote (torpedo) em movimento

Tamanho da ponta da ferramenta de corte. Deve ser de duas a três vezes a espessura da ferramenta.

Fig. 38

A superfície da peça a ser usinada deve ser posicionada acima dos mordentes da morsa.

Fig. 39

Na operação de corte não dar passos profundos, coso a material apresente alta dureza.

Fig. 40

Não deslocar a mesa com o cabeçote em movimento

Apertar bem os parafusos do suporte da mesa vertical.

Etapas de Operação

Aplainar horizontalmente

Aplainar em ângulo

Aplainar verticalmente

Aplainar com estrias

Aplainar em ranhuras

Furadeira

Máquina ferramenta utilizada na operação de furação.

Fig. 41

Tipos de Furadeira.

Furadeira Portátil Furadeira de coluna

a) De bancada

b) De piso Furadeira radial Furadeira especial

Furadeira

Fig. 43

Fig. 44

Fig. 42

Ferramentas de corte

Broca

Ferramenta aplicada na operação de furação. Escareador

Ferramenta aplicada na operação de assentamento de parafusos

Rebaixador de furos

Ferramenta empregada no rebaixamento de furos.

Cuidados com Segurança

Fixar bem a ferramenta de furação (broca), (escareador), (rebaixador) etc.

Fig. 46

Fig. 45

Fixação da ferramenta

Fixar bem a peça a ser furada na morsa de bancada e ferramenta no mandril.

Usar fluido de corte

Cuidados com os cavacos de usinagem

Aproximar a ferramenta de furação lentamente na peça a ser furada

CONVERSÃO DE VELOCIDADE DE CORTE EM METROS POR MINUTOS PARA ROTCÃO POR MINUTOS

RPM = VC . 320 / D Que velocidade de corte tem uma peça de 128mm de diâmetro

e que da 100 rpm? CÁLCULO DO AVANÇO DA FERRAMENTA POR MINUTO. A = a . rpm A = avanço da ferramenta por minuto. a = avanço que a

ferramenta faz em cada rotação

Qual o avanço A da ferramenta por minuto,se em cada volta, ela avança 1 mm (a) e a peça da 120 rotações por minutos (rpm).

A ferramenta fará um avanço de...... mm/minuto

Como calcular a secção do cavaco (s), ou material desprendido pela ferramenta,em mm², este calculo é muito importante e necessário para conhecer a potencia consumida pela máquina em uma determinada operação.

Secção do cavacos:S=a x pc

S=secção do cavaco em mm²a=avanço da ferramenta em 1 rotaçãopc=profundidade de corte em mm

Qual a secção de cavaco,sabendo-se que o avanço da ferramenta é de 2mm e a profundidade de corte é de 3mm?.

Potência consumida nas operações de torneamento convencional ou automáticos. Partindo-se de cálculos pode-se estabelecer outro parâmetro de grande importância como o preço de custo das operações de usinagem das peças, o secção de cavaco e o rendimento da máquina.

Para cálculo de potência nas operações de corte, na usinagem das peças temos:

Pot=S x Pe x Vc 60 x 75 x r

Onde :Pot= potência consumidaS= secção do cavaco em mm2(tabelado)Pe = presão especifica de corte kg/mm²Vc= velocidade de corte em mm/min ( tabelado)

Obs=o rendimento de uma máquina fica entre(0,60 e 0,80% conforme conservação).

1-Esmerilhadora

Máquina ferramenta empregada na operação de desbaste comum de peças e ferramenta de corte.

Tipos

1 - Esmerilhadora de pedestal

Máquina empregada na operação de desbaste de peças comum e gumes de ferramentas de corte.

2 – Esmerilhadora de bancada Máquina empregada na

operação de acabamentos e afiar ferramentas de corte. Rotação média de 1450 a 2800 rpm.

Rebolo

Ferramenta emprega no desbaste de peças, composto por elementos abrasivos com granulação definida conforme operação realizada.

Classificação de rebolos

NÚMERO CARACTÉRISTICAS APLICAÇÃO

4 a 10 Muito grosso desbaste

12 a 24 Grosso desbaste

30 a 80 Médio Acabamento e afiação

90 a 180 Fina Acabamento

220 a 320 Muito fina Super-acabamento

3 - Retificador de rebolo

Ferramenta apropriada para uniformizar a superfície do rebolo.

Afiação de ferramenta de corte

Cuidados na operação

Não usar a máquina sem as proteções contra partículas. Ver fig. 1

Não usar rebolo com o diâmetro muito pequeno.

Rebolo com superfície irregular deve ser uniformizada ou substituído.

Morsa de Bancada

Dispositivo utilizado na fixação de peças em operações manuais tais como:

a) Limar

b) Dobramento

c) Ajustagem

d) Serra

e) Limar

f) Outros.

Cuidados na operação

1- Limar Fixar bem a peça na morsa de

bancada conservando a superfície da peça, acima das mordentes da morsa.

2 - Dobramento Fixar bem a peça na

morsa de bancada Verificar se o martelo,

marreta ou macete estão bem fixados ao cobo e se não existem rebarbas na cabeça.

Serra manual

Equipamento empregado para serrar peças de pequenos diâmetro ou espessura.

Cuidados na operação

Prender bem a peça na morsa de bancada.

Verificar a fixação e posição de montagem da lâmina de serra.

A pressão de corte deve ser feita apenas durante o avanço da

ferramenta, no retorno a mesma deve corre livremente sobre a peça.

Tipos

a) Serra de fita vertical

Dentre essas várias maneiras de trabalhar o material metálico, a fundição se destaca, não só por ser um dos processos mais antigos, mas também porque é um dos mais versáteis, principalmente quando se considera os diferentes formatos e tamanhos das peças que se pode produzir por esse processo.

É o processo de fabricação de peçasmetálicas que consiste essencialmente em encher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada.

A fundição é um processo de fabricação inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas, com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade

a) As peças fundidas podapresentar formas externas e internas desde as mais simples até as bem complicadas, com formato impossíveis de serem obtidos por outros processos.

b) As peças fundidas podem apresentar dimensões limitadas somente pelas restrições das instalações onde são produzidas.Isso quer dizer que é possível produzir peças de poucos gramas de peso e com espessura de parede de apenas alguns milímetros ou pesando muitas toneladas.

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

d) As peças fundidas podem ser produzidas dentro de padrões variados de acabamento (mais liso ou mais áspero) e tolerânciadimensional (entre ± 0,2 mm e ± 6 mm) em função do processo de fundição usado. Por causa disso, há uma grande economia em operações de usinagem.

Tolerância dimensional é a faixa dentro da qual uma medida qualquer pode variar. Por exemplo, o desenho especifica uma medida de 10 mm, com uma tolerância dimensional de ± 1. Isso quer dizer que essa medida pode variar entre 9 e 11 mm.

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

1. Confecção do modelo – Essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da peça a ser fundida. Esse modelo vai servir para a construção do molde e suas dimensões devem prever a contração do metal quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior usinagem da peça

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

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

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

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

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

7. Rebarbação – A rebarbação é a retirada dos canais de alimentação, massalotes e rebarbas que se formam durante a fundição. Ela é realizada quando a peça atinge temperaturas próximas às do ambiente.

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

Massalote é uma espécie de reserva de metal que preenche os espaços que vão se formando à medida que a peça vai solidificando e se contraindo.

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

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

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

processo de fundição por gravidade queusa moldes metálicos. Quando são usados moldes metálicos, não são necessárias as etapas de confecção do modelo e dos moldes, por nós descritas. Outro processo que usa molde metálicoé o processo de fundição sob pressão.

Panelas, fogões, geladeiras, fornos de microondas, microcomputadores,automóveis, máquinas agrícolas, trens, navios, aviões,naves espaciais, satélites... Desde o produto mais simples até o mais sofisticado, todos dependem de processos de fabricação mecânica para existir.

Começando pela fundição, seguindo pelos processos de conformação mecânica como a laminação e a trefilação, passando pelo torneamento, pela usinagem, as peças vão sendo fabricadas e reunidas para formar os conjuntos mecânicos sem os quais a vida moderna seria impensável.

Ao dobrar um pedaço de arame, um fio de cobre, ou um pedaço de metal qualquer, ao martelar um prego, você aplicou esforços sobre o material e, desse esforço, resultou uma mudança de forma.

Em um ambiente industrial, a conformação mecânica é qualquer operação durante a qual se aplicam esforços mecânicos em metais, que resultam em uma mudança permanente em suas dimensões.

a conformação mecânica inclui um grande número de processos: laminação, forjamento, trefilação, extrusão, estampagem...Esses processos têm em comum o fato de que, para a produção da peça, algum esforço do tipo compressão, tração, dobramento, tem que ser aplicado sobre o material.

Elasticidade e da plasticidade é a capacidade que o material tem de se deformar, se um esforço é aplicado sobre ele, e de voltar à forma anterior quando o esforço pára de existir. A plasticidade, por sua vez, permite que o material se deforme e mantenha essa deformação, se for submetido a um esforço de intensidade maior e mais prolongada. Essas duas propriedades são as que permitem a existência dos processos de conformação mecânica.

Reticulado cristalino dos metais, que está associado ao modo como os átomos dos metais estãoagrupados.

Estrutura CFC, cúbica de face centrada, têm uma forma de agrupamento atômico que permite o deslocamento de camadas de átomos sobre outras camadas. Por isso, eles se deformam mais facilmente do que os que apresentam os outros tipos de arranjos. Isso acontece porque, nessa estrutura, os planos de escorregamento permitem quecamadas de átomos “escorreguem” umas sobre as outras com mais facilidade.

Metais que apresentam esse tipo de estrutura após a solidificação, temos o cobre e o alumínio. Por isso, esses metais são mais fáceis de serem trabalhados por conformação mecânica. A prova disso é que o alumínio pode ser laminado até a espessura de uma folha de papel. Esse é o caso daqueles rolos de folhas de papel-alumínio que você compra no supermercado.

Conformação por laminação

A laminação é um processo de conformação mecânica pelo qual um lingote de metal é forçado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade. Assim consegue-se a redução da espessura do metal a cada passe de laminação, que é como se chama cada passagem do metal pelos cilindros de laminação.

Ao passar entre os cilindros, o material sofre deformação plástica. Por causa disso, ele tem uma redução da espessura e um aumento na largura e no comprimento. Como a largura é limitada pelo tamanho dos cilindros, o aumento do comprimento é sempre maior do que o da largura.

A laminação pode ser feita a quente ou a frio. Ela é feita a quente quando o material a ser conformado é difícil de laminar a frio ou quando necessita de grandes reduções de espessura. O aço, quando necessita de grandes reduções, é sempre laminadoa quente porque, quando aquecido, sua estrutura cristalina apresenta a configuração CFC se presta melhor à laminação. Além disso, nesse tipo de estrutura, as forças de coesão são menores, o que também facilita a deformação.

Encruamento é o resultado de uma mudança na estrutura do metal, associada a uma deformação permanente dos grãos do material, quando este é submetido à deformação a frio. O encruamento aumenta a dureza e a resistência mecânica.

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

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

Sendo a quente ou a frio, a laminação parte dos lingotes que, passando pelos laminadores, pode se transformar em produtos de uso imediato como trilhos, vigas e perfis. Pode se transformar também em produtos intermediários que serão usados em outros processos de conformação mecânica.

É o caso de tarugos que passarão por forjamento, extrusão e trefilação e das chapas que serão estampadas para a fabricação de automóveis, ônibus, fogões, geladeiras...

A máquina de laminar chama-se... laminador. O laminador é o equipamento que realiza a laminação. Mas, não é só de laminadores que a laminação é composta. Um setor de laminação é organizado de tal modo que a produção é seriada e os equipamentos são dispostos de acordo com a seqüênciade operações de produção, na qual os lingotes entram e,ao saírem, já estão com o formato final desejado seja como produto final, seja como produto intermediário.

As instalações de uma laminação são compostas por fornos de aquecimento e reaquecimento de lingotes, placas e tarugos, sistemas de roletes para deslocar os produtos, mesas de elevação e basculamento, tesouras de corte e, principalmente, o laminador.

Os cilindros são as peças-chave dos laminadores, porque são eles que aplicam os esforços para deformar o metal. Eles podem ser fundidos ou forjados; são fabricados em ferro fundido ou açoespecial, dependendo das condições de trabalho a que eles são submetidos. Podem ser lisos, para a produção de placas e chapas, ou com canais, para a produção de perfis.

Os laminadores podem ser montados isoladamente ou em grupos,formando uma seqüência de vários laminadores em série. Esse conjunto recebe o nome de trem de laminação. Junto a esse conjunto, trabalham os equipamentos auxiliares, ou seja, os empurradores, as mesatransportadoras, as tesouras, as mesasde elevação...

A laminação nunca é feita de uma só vez. Passa varias veze no laminador a fim de que o perfil ou a chapa adquiram ou o formato, ou a espessura adequada para o próximo uso.

A laminação de desbaste, cuja função é transformar os lingotes de metal em produtos intermediários ou semi-acabados como blocos, placas e tarugos. Esses produtos passam depois pelos laminadores acabadores onde são transformados em produtos acabados como perfilados, trilhos, chapas, tiras.

1. O lingote, pré-aquecido em fornos especiais, passa pelo laminador de desbaste e se transforma em placas.

2. A placa é reaquecida e passa então por um laminador que quebra a camada de óxido que se formou no aquecimento.Nessa operação usa-se também jato de água de altpressão.

3. Por meio de transportadores de roletes, a placa é levada a um outro laminador que diminui a espessura e também aumenta a largura da placa original. Na saída dessa etapa, a chapa também passa por um dispositivo que achata suas bordas e por uma tesoura de corte a quente.

4. Finalmente, a placa é encaminhada para o conjunto de laminadores acabadores, que pode ser formado de seis laminadores quádruos. Nessa etapa ela sofre reduções sucessivas, até atingir a espessura desejada e se transformar finalmente em uma chapa.

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

Espessuras ainda menores, a laminação prossegue, porém a frio. Para isso, as bobinas passam por um processo de limpeza da superfície chamado de decapagem.

Após a laminação a frio, que dá à superfície da chapa um acabamento melhor, ela é rebobinada.e passa por um processo de tratamento térmico que produz a recristalização do material e anula o encruamento ocorrido durante a deformação a frio.

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

As formas desses produtos são muito simples: barras, perfis, chapas. Seu comprimento é sempre muito maior que sua largura e, na maioria dos casos, as espessuras também sãoreduzidas.

os produtos laminados apresentam defeitos que, geralmente, originam-se dos defeitos de fabricação do próprio lingote. Assim, os defeitos mais comuns dos produtos laminados são:

• Vazios - podem ter origem nos rechupes ou nos gases retidos durante a solidificação do lingote. Eles causam tanto defeitos de superfície quanto enfraquecimento da resistência mecânicado produto.

• Gotas frias - são respingos de metal que se solidificam nas paredes da lingoteira durante o vazamento. Posteriormente, eles se agregam ao lingote e permanecem no material até o produto acabado na forma de defeitos na superfície.

• Trincas - aparecem no próprio lingote ou durante as operações de redução que acontecem em temperaturas inadequadas.

• Dobras - são provenientes de reduções excessivas em que um excesso de massa metálica ultrapassa os limites do canal e sofre recalque no passe seguinte.

• Inclusões - são partículas resultantes da combinação de elementos presentes na composição química do lingote, ou do desgaste de refratários e cuja presença pode tanto fragilizar o material durante a laminação, quanto causar defeitos na superfície.

• Segregações - acontecem pela concentração de alguns elementos nas partes mais quentes do lingote, as últimas a se solidificarem. Elas podem acarretar heterogeneidades nas propriedades como também fragilização e enfraquecimento de seções dos produtos laminados.

o produto pode ficar empenado, retorcido, ou fora de seção, em conseqüência de deficiências no equipamento, e nas condições de temperatura sem uniformidade ao longo do processo.