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1 - CILINDROS OU ROLOS São peças de geometria cilíndrica, que normalmente possuem duas áreas distintas : uma ÁREA DE TRABALHO denominada CORPO e outra área, de fixação, apoio e transmissão denominada PONTEIRA . O cilindro como qualquer componente mecânico de maquina requer características dimensionais, de geometria e superfície, bem como resistência mecânica

Quanto à forma construtiva os cilindros podem ser MACIÇOS ou TUBOLARES dependendo de limitação de peso e resistência necessária Eixos de corpo não cilíndricos : Possuem formato semelhante ao do cilindro, PORÉM DIFERE pelo fato do corpo não possui cilindricidade1, podendo ser cônicos, bombês,2 Ranhurados ,etc

A figura acima mostra as denominações das três partes mais comuns do cilindro:

CORPO PONTEIRAS BORDA DO CORPO As ponteiras são responsáveis pelo apoio e transmissão de movimento ao cilindro. O caso mais simples de ponteira deve conter ao menos dois colos de rolamento, um de cada lado normalmente de mesmo diâmetro. Pode ainda conter colos de montagem de engrenagem, buchas temperadas para rolamento de agulhas, estriados, canais de chaveta, furações para fixação tipo mosca, rosca axial para sacador de rolamento, etc. Os cilindros aqui serão tratados pela sua condição de CORPO, uma vez que a forma das ponteiras não contribuirão ou alterarão para as definições, sendo então divididos em dois grupos: - Cilindros lisos (finalidades diversas) - Cilindros gravados (finalidades específicas)

2 - CILINDROS LISOS

São cilindros cujo CORPO dos mesmos NÃO POSSUEM qualquer tipo de GRAVAÇÃO OU TEXTURA . Os cilindros lisos podem ser tratados termicamente (temperado,nitretado,etc.), receber tratamento de superfície (cromo, níquel, cerâmica...) ou simplesmente sem tratamento algum (somente usinado/retificado/ acabamento superficial diferenciado – espelhado etc.) . Cilindros lisos não fazem parte dos produtos principais da empresa, mas é interessante ter conhecimento, pois eles estão no mesmo contexto dos cilindros gravados, ou influenciam diretamente sobre o resultado deles

Exemplos de cilindros lisos : - cilindro porta clichês - cilindro limitador de cola - eixos porta facas - rolo de pressão (este caso pode ou não ser bombê) - cilindro contra pressão - Tambor central - Rolos Guias

1 Cilindricidade = característica tecnica de geometria da peça 2 Bombê é a diferença entre o diâmetro do centro do eixo e o diâmetro das bordas. Para que o eixo seja considerado bombê, a diferença deve ser simétrica em relação corpo.

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O quadro a seguir exemplifica alguns cilindros lisos, sua função e sua condição superficial

Informações adicionais – cilindros lisos

Tipo do cilindro Função Superfície Cilindro porta clichês

Suportar o clichê montado por intermédio de DUPLA-FACE

- retificado - cromado ou sem como

Cilindro limitador de cola Limitar passagem de cola na onduladeira

- retificado - cromado e polido

Eixo porta facas Suportar montagem de facas

- ranhurado ou não - cromado e polido (ou não)

Rolo de pressão Suportar a conformação do papel entre ele e o rolo corrugador

- termperado ou nitretado - cilíndrico ou bombê

Cilindro contra pressão Idem ao tambor central, porém em maquina stack

- retificado - cromado ou sem cromo

Tambor central Suportar a impressão no substrato pelo cilindro porta clichê montado

- retificado - cromado ou sem cromo

3 - CILINDROS GRAVADOS São cilindros cujo CORPO possui GRAVAÇÃO ou QUALQUER OUTRA FORMA DE TEXTURA .

As fotografias a seguir exemplificam algumas formas comuns de gravação

Gravação a laser em cerâmica

Gravação mecânica em aço

carbono

Gravação a laser em cerâmica

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As gravacoes podem ser de BAIXO RELEVO (interna) e a ALTO RELEVO (externa).

Gravação baixo relevo

(interna-cavidade)

Gravação trihelicoidal

Alternância de alto e baixo relevo)

Gravação de alto relevo (externa-ressalto)

A gravação no corpo do cilindro pode ocorrer pelos seguintes processos, ou pela combinação destes: • mecânica (TENSAO MECANICA) • química (REAÇAO QUIMICA) • eletroquímica (ELETROLISE) • eletromecânica (TENSAO MECANICA ) • laser (REMOCAO POR VAPORIZAÇAO À LASER ) • etc Cada um dos processos tem suas particularidades e aplicações, em função de limitação de processo de fabricação e/ou aplicabilidade na utilização . O quadro a seguir exemplifica alguns produtos, suas limitações de processo e aplicações típicas EXEMPLOS : PRODUTO

LIMITAÇAO DE PROCESSO DE FABRICAÇAO

LIMITACOES NA UTILIZAÇÃO

Nicroanilox cromado

Lineatura maxima 240 l/cm

- Não aplicavel a algumas cromias (limitação de lineatura disponível) - Não é possível utilizar com doctor blade (desgaste prematuro)

Nicroanilox cerâmico gravado mecanicamente

Lineatura máxima 160 l/cm

- Máquinas com alta velocidade de trabalho com sistema de limitação doctor blade (desgaste prematuro)

Gravado quimicamente

Lineatura máxima Imagens com emendas

- Não pode receber revestimento cerâmico portanto não é possível para uso com doctor blade

Os cilindros gravados podem ou não receber tratamentos de superfície. O mais comum é que recebam,

pois aumentam a resistência ao desgaste e à corrosão. Os tratamentos de superfície podem ser aplicados antes ou após a gravação, e os mais comuns são:

• Revestimento cerâmico aplicado pelo processo Plasma spray ou Hipersônico (HVOF) • Cromo duro aplicado Por eletrodeposição, • Níquel aplicado pelo processo químico ou eletrolítico • Níquel seguido de cromo, aplicados eletroliticamente • Nitretação gasosa, liquida ou a plasma • PVD (Physical Vapor Deposition) :

Alem disto, um cilindro pode receber mais que um tratamento de superfície em função de particularidades de processos de fabricação e/ou necessidades de utilização

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O quadro a seguir apresenta alguns cilindros típicos ,suas características de superfície e aplicações Tipo de cilindro Processos aplicados Vista em corte Cilindros gráficos

- cobreamento - cromagem

Nicroanilox cromado

- retifica - gravação - cromagem

Nicroanilox cerâmico Gravado Mecanicamente

- retifica - gravação - cerâmica

NICROANILOX CERÂMICO GRAVADO À LASER

- aplicação de flash inox

(plasma spray) - aplicação cerâmica

(plasma spray) - retifica - superfinish (espelhamento) - gravação a laser sobre a cerâmica

NICROANILOX CERÂMICO GRAVADO À LASER

- aplicação de inox camada

(arco submerso) - aplicação cerâmica

(plasma spray) - retifica - superfinish (espelhamento) - gravação a laser sobre a cerâmica

Impressor /anilox Gravado quimicamente cromado

- cobreamenro - polimento - gravaçao - cromagem

Impressor/anilox Gravado quimicamente niquelado e cromado

- cobreamento - polimento - gravaçao - niquelamento - cromagem

Cilindros com tratamento térmico e tratamento de superfície

- retifica - tempera ou nitretacao - cromagem ou PVD

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3.1 - FUNÇÕES Os cilindros gravados são como qualquer outro componente ele tem funções a ser por ele executado. Eles têm normalmente duas funções : (e não são simultâneas) sendo elas :

- TRANSPORTAR MATERIAIS LIQUIDOS - EXECUTAR MARCAÇÕES .

Ou seja temos dois grandes grupos de cilindros gravados:

Os cilindros de transferência (Aplicação), Os cilindros de Gofragem (marcação)

Os cilindros de aplicação normalmente são com gravação de baixo relevo e os de gofragem, são se alto relevo, porém há exceções. Exemplo de cilindros gravados em diferentes áreas de aplicação e suas respectivas funções e relevo de gravação

Área Cilindro Função Relevo Impressão flexográfica Nicroanilox

Transportar tinta Baixo relevo

Gofragem de materiais

Gofrador Executar marcação Alto relevo Baixo relevo

Acabamento de couros

Multiponto Transportar tinta Baixo relevo Alto relevo

Impressão rotogravura

Impressor Transportar tinta Baixo relevo

Exemplos de cilindros gravados e suas utilizações. - Cilindro Nicroanilox cerâmico e cromado (impressão flexográfica ) - Cilindro Gofrador (Marcaçao e gofragem de plásticos, papel e guardanapos)

- Cilindro Multiponto (acabamento em industria de couro) - Cilindro Impressor (impressão industria moveleira e rotogravura) - Cilindro Aplicador de cola (aplicação de cola em industria de papel e papelão ondulado) - Cilindro de laminadora com solvente (laminação de filmes plásticos) - Cilindro Aplicador de coating (aplicador de coting) Funções semelhantes : Os nomes comerciais dos cilindros às vezes geram confusão , há cilindros com funções semelhantes com nomes diferentes devido a área de uso, questões históricas de equipamento, nome comercial etc. Segue tabela agrupada de funções, note alguns cilindros são idênticos funcionalmente, porém com nomes diferentes.

Função Área Nome comercial Nicroanilox cromado Nicroanilox cerâmico

Impressão flexografica

Nicroanilox laser Laminação Cilindro de laminação Acabamento de Couros Cilindro Multiponto Aplicação de cola Aplicador de cola

Transportar/Aplicar fluido (Cilindros de Transferência)

Aplicação de coating Aplicador Filmes Plásticos Papel e guardanapo

Marcação / Gofragem (Cilindros de Gofragem) Couro

Cilindro gofrador continuo / personalizado

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3.2 - FORMA CONSTRUTIVA : Quanto a forma construtiva os cilindros podem ser maciços ou tubulares em função de limitação de peso ou necessidade de projeto/utilização. Sendo que os tubulares podem ser com forma para refrigeração/aquecimento ou sem .

3.2.1 – Cargas que agem no cilindro

Um cilindro em repouso, está carregado pelo seu peso próprio que impõe aos colos de rolamento uma determinada carga estática (reação de apoios) . Ao entrar em movimento e feito o contato com outro cilindro, adiciona-se a carga localizada de transmissão (engrenagem) carga distribuída (contato com outro cilindro). Estas são as forças que estarão atuando sobre o cilindro que lhe causarão movimento e deformação. Forças que agem no Cilindro em repouso

Forças adicionais que passam a agir no Cilindro quando entra em movimento

Os efeitos do batimento radial dos cilindros somados ao desbalanceamento e as forcas de contato descontinuas durante a operação que são as forcas externas periódicas que resultam os efeitos de vibração. As amplitudes de vibração são minimizadas quando o amortecimento aumenta, como mostrado no gráfico a seguir .

A = amplitude de oscilação forcada F0 = forca externa periódica ω = freqüência angular força externa ω0 = freqüência angular próprias do sistema γ = constante de amortecimento

Quando não há possibilidade de aumentar o amortecimento, efeitos da vibração (amplitude) são minimizados. Para diminuir os efeitos da vibração se um sistema já constituído,temos que trabalhar em freqüências mais distantes quanto for possível da freqüência natural (freqüência de ressonância) do sistema. Quando estamos constituindo um sistema, devemos fazê-lo de forma com que sua freqüência de ressonância, esteja o mais distante possível da freqüência de trabalho.

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3.2.2 MACIÇOS Os cilindros maciços normalmente têm maior resistência a flexão e menor freqüência natural de vibração.Dependendo de seu perfil, isto pode não acontecer, pois de nada adianta um cilindro de corpo robusto e ponteiras longas e delgadas. Consequentemente são mais pesados o que implica em dificuldades de troca , quando elas são muito freqüentes, e também alta energia cinética de movimento (inércia). 3.2.3 – TUBOLARES A forma construtiva tubolar é utilizada em cilindros de grande porte onde inviabiliza-se o uso de cilindro maciço. Aqui temos exemplos as maquinas de papel que normalmente possuem cilindros com diâmetros variando de 120 – 350 mm e comprimento em torno de 3000 mm. São utilizados também onde se requer redução de peso , porém deve-se tomar cuidado com relação à rigidez do mesmo que é diminuída.

A RELAÇÃO IDEAL para a aplicação de um cilindro seria ALIAR A MAIOR RESISTÊNCIA A FLEXÃO ,PESO MÍNIMO,ALTA INÉRCIA E ALTA RIGIDEZ A VIBRAÇÃO . Estas características são concorrentes entre si, para tanto deve-se buscar um equilíbrio entre ambas. 3.2.4 – BALANCEAMENTO Os cilindros como toda peça simétrica em relação ao eixo principal apresenta diferenças de distribuição de massa, irregularidades geométricas e de posição (mesmo que dentro de limites aceitáveis) que impõe à peca um determinado grau de desbalanceamento. Quando em rotação, resulta em forcas centrífugas, vibrações e ruídos, que se intensificam com o aumento da rotação e se fazem perceber de maneira desagradável e comprometem a vida útil do equipamento. O balanceamento é feito para corrigir/minimizar o efeito destas forças. 3.2.4.1 – BALANCEAMENTO ESTATICO

A figura a seguir mostra o efeito fisico que deve ser minimizado com a operação de balanceamento estático

Também conhecido como balanceamento em um plano

3.2.4.2 – BALANCEAMENTO DE TORQUE A figura a seguir mostra o efeito físico que deve ser minimizado com a operação de balanceamento de torque. O balanceamento de torque é um balanceamento em dois planos

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3.2.4.3 – BALANCEAMENTO DINAMICO A figura a seguir mostra o efeito físico que deve ser minimizado com a operação de balanceamento dinâmico. Também é um balanceamento em dois planos

3.2.4.4 - CLASSES DE BALANCEAMENTO As classes de balanceamento dinâmico estão regulame ntadas na norma NBR 8007/8008 3.2.4. – MATERIAIS UTILIZADOS NA CONFECCAO

Para confecção de cilindros normalmente são utiliza dos os seguintes aços estruturais Maciços em aço carbono – AÇO ABNT 1045 Maciços em aço inoxidável – AÇO AISI 304 Tubolares em aco inoxidável – AÇO AISI 304 Tubolares em aco carbono – TUBO MECÂNICO ST 52 – q uando as dimensões coincidem com tubos normalizados e atendem as necessidades de re sistência

Tubolares em barras trepanada – quando o tubo mecâ nico não atende em termos de resistência ou

dimensional utiliza-se barra de aço abnt1045 normal mente, trepanada

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3.2.5. – ENERGIA CINETICA A Energia cinética de movimento de uma cilindro esta diretamente ligado ao seu momento de inércia ou seja ÚNICO E EXCLUSIVAMENTE geometria e não ao material ao contrario do que ocorre com a rigidez a vibração que dependem do modulo de elasticidade .

Considere um corpo rígido que pode girar ao redor de um eixo fixo tal como é indicado na figura. Ex: Cilindro qualquer de impressora. Suponhamos que é aplicada uma força externa F no ponto P, para mantê-lo em seu estado de movimento. O trabalho realizado por esta força a medida que o corpo gira percorrendo uma distância infinitesimal ds=rdθ, e o trabalho no tempo dt é :

F·senφ é a componente tangencial da força, a componente da força ao longo do deslocamento. A componente radial da força (F·cosφ ) não realiza trabalho, já que é perpendicular ao deslocamento. O momento da força é o produto da componente tangencial da força pelo raio. A expressão do trabalho podemos escrever de forma alternativa

O trabalho total quando o sólido gira um ângulo θ é :

Ou seja : Independe da massa, ou peso especifico, d epende EXCLUSIVAMENTE da variação de velocidade angular e de sua forma geométrica (I) (momento de inércia)

Os materiais mais comumente utilizados são ABNT 1045/ASTM A106 – ST52 quando não requerem tratamento térmico. Ou o material próprio para o tratamento adequado, quando houver. Alguns fabricantes utilizam-se de alumínio de alta resistência, o que implica em menor peso, porém a inércia e a rigidez a vibração podem ficar comprometidas em função da relações dimensionais utilizadas. Podem também ser utilizados materiais compósitos (fibras de vidro, fibra de carbono, outros)vale a mesma observação para a inércia e vibração.

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3.2.6 – QUADRO RESUMO DAS FORMAS CONSTRUTIVAS

As formas mais comumente utilizadas estão apresentadas na sequencia : Maciço

Ponteira direta

Sem refrigeração

Carretel

Camisa única

Sem serpentina

Tubular

Com refrigeração

Camisa dupla

Com serpentina

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3.3 - SUPERFÍCIE : Quanto à superfície o cilindro normalmente contém tratamento térmico e/ou tratamento de superfície : As peças que requerem dureza normalmente recebem tratamento térmico ou termoquímico, já as que necessitam micro dureza superficial algum tratamento de superfície que atenda a necessidade de resistência ao desgaste e à corrosão. 3.3.1- TRATAMENTO TÉRMICO (dureza ) Os tratamentos térmicos em cilindros são aplicados quando requerem dureza superficial aliado a resistência à choques e ao esmagamento . São exemplo os cilindros de pressão em industria de papel corrugado. Os tratamentos térmicos alteram a condição estrutural do material na superfície do mesmo, não existe deposição ou camada aplicada e sim mudança das propriedades metalúrgicas . Ex : têmpera 3.3.2- TRATAMENTO TERMOQUÍMICO (dureza) Os tratamentos termoquímicos em cilindros são aplicados quando requerem dureza superficial aliado a resistência à choques e esmagamento. São semelhantes ao tratamento térmicos porém além do ciclo térmico há reação química . São exemplos de utilização aqui também os cilindros de pressão em industria de papel corrugado. Os tratamentos termoquímicos alteram a condição estrutural do material na superfície do mesmo, não existe deposição ou camada aplicada e sim reação . Ex : nitretação , 3.3.3 - Tratamento de superfície (micro dureza) São aplicados quando se requer alta dureza superficial não necessitando/não podendo ter dureza alta no material. São exemplos o cromo duro, níquel duro, aspersão térmica etc. Os tratamentos de superfície não alteram característica do material de base, pois aqui há deposição e não reação. Tratamento de superfície

Tratamento térmico/ Termoquímico

Exemplos de tratamento superficial em cilindros Tipo de cilindro

Trat térmico/ termoquimico

Trat superficie

Qual

Cil porta clichê X Cromo duro Cil Anilox cromado X Cromo duro Cil de pressão X Nitretação ou tempera por indução Cil anilox laser X Aplic cerâmica plasma spray Cil porta facas X X Temperado e cromado

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3.3.4 – ACABAMENTO E RUGOSIDADE SUPERFICIAL

A rugosidade superficial é uma forma de quantificação/avaliação do acabamento da superfície de uma peça 3.3.4.1 - ACABAMENTO SUPERFICIAL O acabamento da superfície quando observada em detalhes, ampliado, mostra marcas e vestígios do processo de fabricação que foi utilizado. A medida que cresce a necessidade de melhoria dimensional , leva a necessidade de aumento qualidade da superfície. O acabamento superficial interfere no desgaste da peça , aparência, resistência a fadiga,transferência de calor,propriedades óticas, escoamento de fluidos , etc. 3.3.4.2 - RUGOSIDADE A rugosidade é a forma de medição de acabamento superficial (ABNT 6405). A figura a seguir mostra o perfil resultante de uma medição.

As escalas de medição mais utilizadas são Ra,Rt e Rz e existe conversão orientativas entre elas. Para cada processo de fabricação tem-se as rugosidades mínimas e máximas. Na seqüência uma tabela orientativa de tipos de processo e suas respectivas rugosidades alcançadas.

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Rugosidades obtidas em função dos processos de fabricação