EM 42: FUNDIÇÃO E SOLDAGEM

2014/1

Profa.: Dra. Alexandra de Oliveira França Hayama

MÓDULO 1: FUNDIÇÃO

AULA 1 – INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSOInstituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas

Engenharia MecânicaUFMT

� FATOS HISTÓRICOS

FATOS HISTÓRICOS

� Fabricar: produzir (algo) através de meios mecânicos;produzir (algo) em fábrica.

� Fábrica: empresa destinada à transformação de matérias-primas ou à transformação de produtos semifinais em produtosfinais. (Fonte: http://www.inforpedia.pt/lingua-portuguesa).

� A fabricação é um setor industrial que abrange muitos ramos daindústria.

� O processo de mecanizaçãoiniciou-se com a revolução industrialiniciada na Inglaterra (século XVIII),que consistiu em um conjunto demudanças tecnológicas com profundoimpacto no processo produtivo e emnível econômico e social.

FATOS HISTÓRICOSFATOS HISTÓRICOS

� O ímpeto inicial foi dado à indústria têxtil, na Inglaterra, pelasgrandes invenções de máquinas para fiação e tecelagem. O tearmecânico foi inventado por Edmund Cartwright, em 1.785.

� São fatores que contribuíram para o desenvolvimento industrial:→ A rápida expansão do comércio;→ A necessidade de produção mais rápida e em grande

quantidade.

FATOS HISTÓRICOS

� No final do século XVIII e no iníciodo século XIX, máquinas básicas paraconformação e usinagem de metaisforam criadas na Inglaterra e nocontinente europeu.

� No início do século XIX, osprocessos e conceitos rudimentaresde produção de peças já eramconhecidos e aplicados.

� Foram inventados váriosequipamentos como: máquinas decostura (Isaac Singer, em 1.851),armas de repetição (Samuel Colt, em1.936), locomotivas e automóveis.

FATOS HISTÓRICOS

Linha de montagem Ford T

� A demanda de produção da crescente quantidade de bens deconsumo, deu impulso ao desenvolvimento e aperfeiçoamentodos processos de conformação, das máquinas e dos sistemasde fabricação.

� Aos poucos, o sistema artesanal foi sendo substituído poruma nova organização do trabalho para o aumento da produção.

� O trabalho passou a ser dividido.

→ O homem deixou de ter avisão de conjunto do processode produção porque passou aser encarregado da realizaçãode apenas partes do trabalho,tornando-se especialista emdeterminadas tarefas eoperações.

FATOS HISTÓRICOS

� Com o desenvolvimento das indústrias, foi intensificada autilização de novos materiais e de novos processos de fabricação.

� Os processos de fabricação estão em constante modificação.Pode-se esperar que processos do presente mudarão nos anosfuturos.

� A fabricação depende dos materiais.

→ Os metais, muito importantes na fabricação dosdispositivos mecânicos, apresentam um bom balanço entrepropriedades mecânicas e economia, para a maioria dasaplicações.

� Durante o século XX, os plásticos e os materiais compósitos setornaram importantes nos processos de fabricação, substituindoos metais em algumas aplicações.

� CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DEFABRICAÇÃO

Forjamento

Soldagem

Fundição

Torneamento

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO – MATERIAIS METÁLICOS

MECÂNICOS(TENSÃO)

METALÚRGICOS(TEMPERATURA)

σσσσAPLIC. < σσσσRUPT.

TREFILAÇÃO

LAMINAÇÃO

EXTRUSÃO

FORJAMENTO

σσσσAPLIC. > σσσσRUPT.

USINAGEM

σσσσAPLIC.: Tensão aplicadaσσσσRUPT.: Tensão de ruptura

METALURGIA DO PÓ

TAPLIC.< TFUS.TAPLIC.> TFUS.

SOLDAGEM

FUNDIÇÃO

TAPLIC.: Temperatura aplicadaTFUS.: Temperatura de fusão

CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

� Processos de Conformação: Modificam um corpo sólido por meiode deformação plástica. Podem exibir altas taxas de produção, masrequerem uso de equipamentos específicos como por exemplo, prensase matrizes.

� Processos de Moldagem: Consiste na produção de um corpo sólidoa partir de um metal no estado líquido, de pó granulado ou de “pasta”.Pode ser utilizada na produção de peças complexas, mas pode gerarprodutos com porosidades e vazios.

� Processos de Corte: Consistem em retirar metal de uma superfíciepor meio de uma ferramenta. Permitem elevada precisão dimensional,mas há perda de material na forma de cavaco.

� Processos de Junção: Consistem na união de duas ou mais peças.

CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

Conformação Moldagem Corte Junção

Laminação Fundição Torneamento Soldagem

Forjamento Sopro Fresamento Rebitagem

Estampagem Metalurgia do pó Furação Aparafusamento

CONFORMAÇÃO - LAMINAÇÃO

diminuição da seção aumento do comprimento

� As deformações plásticas são provocadas pela pressão doscilindros sobre o material.

� Laminação: Processo de conformação mecânica no qualmodifica-se a geometria/dimensões de um corpo metálicopela passagem entre dois cilindros laminadores.

CONFORMAÇÃO - FORJAMENTO

� Forjamento: Processo de conformação mecânica no qualmodifica-se a geometria e as dimensões de um corpo metálico pelaação de tensões compressivas.

� A ação das matrizes pode ser por meio de golpes (martelos) oupor ação contínua (prensas hidráulicas).

Exemplo: girabrequim

Vídeo 01 : Processos de forjamento

CONFORMAÇÃO - ESTAMPAGEM

� Estampagem: Processo de conformação mecânica, geralmenterealizado a frio, que engloba um conjunto de operações, onde uma chapametálica plana adquire nova forma geométrica através de corte e/oudobras.

→ Exemplo: Porta de automóvel -as chapas de aço são obtidas porlaminação, depois cortadas,estampadas e então unidas porsolda.

→ Exemplo: Tampas de lata derefrigerante - são feitas através devários estágios do processo deestampagem.

Vídeos 02 e 03 Estampagem

� Fundição: Conformação de metais e ligas a partir do materiallíquido, vazado em moldes apropriados onde ao solidificar, toma aforma do molde.

→ Exemplo: blocos de motores (ferro fundido cinzento; ligas dealumínio).

MOLDAGEM - FUNDIÇÃO

A pré-forma é aquecida

A pré-forma é colocada no

molde

O molde é fechado

É injetado ar sob alta pressão

O molde é aberto

A garrafa é retirada do

molde

� Sopro: Processo de fabricação de recipientes de vidro ou de plásticocom auxílio do ar.

→ Exemplo: fabricação de garrafa PET (Politereftalato de etileno).

MOLDAGEM - SOPRO

→ Exemplo: fabricação de garrafade vidro.

� Metalurgia do pó: também chamada sinterização, é o processo defabricação de peças a partir de pós metálicos e não-metálicos, semrecorrer à fusão.

→ Essa tecnologia se baseia na prensagem de pós em moldesmetálicos e consolidação da peça por aquecimento controlado emtemperaturas abaixo do ponto de fusão do metal base.

→ O resultado é um produto com a forma desejada, bomacabamento de superfície, composição química e propriedadesmecânicas controladas.

→ Exemplos de peças fabricadas por metalurgia do pó:

MOLDAGEM – METALURGIA DO PÓ

Ferramentas de usinagem

Buchas metálicas

Engrenagens

� Torneamento: é uma operação de usinagem na qual umaferramenta de corte é usada para remover material de um sólidode tal maneira que o remanescente tenha a forma da peçadesejada. É realizada no torno.

→ Torno: máquina-ferramenta que permite usinar peças com aremoção de material, o material removido é chamado cavaco.

→ Nessa operação a peça giraenquanto a ferramenta de corteé pressionada de encontro àsuperfície da peça, removendomaterial de acordo com ascondições técnicasestabelecidas.

→ Exemplo: Fabricação deeixos.

CORTE - TORNEAMENTO

Vídeo 04: Torneamento

� Fresamento: O fresamento consiste na retirada de metal de umapeça, a fim de dar a esta uma forma e acabamento desejados. É umprocesso de usinagem, realizado por fresadoras e ferramentaschamadas fresas.

� A remoção do metal da peça é feita pela combinação de doismovimentos, efetuados ao mesmo tempo. Um dos movimentos é o derotação da ferramenta, a fresa. O outro é o movimento de avanço damesa, onde é fixada a peça a ser usinada.

→ Exemplo: fabricação de engrenagens

CORTE - FRESAMENTO

Vídeo 05: Fresamento

� Furação: A furação é um processo de usinagem que tem porobjetivo a geração de furos em uma peça através do movimentorelativo de rotação entre a peça e a ferramenta, denominadabroca.

CORTE - FURAÇÃO

JUNÇÃO - SOLDAGEM

� Soldagem: é a operação que visa obter a união de duas ou mais peças,assegurando na junta a continuidade das propriedades físicas e químicasnecessárias ao seu desempenho.

→ Exemplo: Processo TIG (Tungsten Inert Gas) - A soldagem a arco comeletrodo de tungstênio e proteção gasosa (gás inerte, geralmente argônio),é um processo no qual a união das peças metálicas é produzida peloaquecimento e fusão destas através de um arco elétrico estabelecido entreum eletrodo de tungstênio, não consumível, e as peças a unir.

JUNÇÃO - REBITAGEM

� Rebitagem: união de peças ou chapas utilizando rebite. Um rebitecompõe-se de um corpo em forma de eixo cilíndrico e de uma cabeça.

→ São fabricados de aço, alumínio, cobre ou latão.

→ Sua instalação é feita em um orifício pré-perfurado, através doachatamento (deformação por golpes) da extremidade do rebite, ocorpo se expande até 1,5 vezes o seu diâmetro original, preenchendoo orifício e prendendo o rebite de forma definitiva.

JUNÇÃO - APAFUSAMENTO

� Parafusos: são elementos de fixação, empregados na união nãopermanente de peças, isto é, as peças podem ser montadas edesmontadas facilmente, bastando apertar e desapertar os parafusos queas mantêm unidas.

� Os parafusos se diferenciam pela forma da rosca, da cabeça, da hastee do tipo de acionamento.

Fenda: é muito empregado em montagens que nãosofrem grandes esforços e onde a cabeça doparafuso não pode exceder a superfície da peça.

Sextavado: é utilizado em uniões em que se necessitade um forte aperto da chave de boca.

Allen: é utilizado em uniões que exigem um bom aperto,em locais onde o manuseio de ferramentas é difícil devido àfalta de espaço.