ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS I AATT -096 - Aula 08.pdf · Forjamento de talheres e peça...

ELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS IELEMENTOS ORGÂNICOS DE MÁQUINAS IATAT--096096

Universidade Federal do ParanáUniversidade Federal do ParanáCurso de Engenharia Industrial MadeireiraCurso de Engenharia Industrial Madeireira

ATAT--096096

Dr. Dr. Alan Alan SulatoSulato de Andrade de Andrade

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PROCESSOS INDUSTRIAISPROCESSOS INDUSTRIAISEMPREGADOS NA CONSTRUÇÃO EMPREGADOS NA CONSTRUÇÃO

DE ELEMENTOS DE MÁQUINASDE ELEMENTOS DE MÁQUINASDE ELEMENTOS DE MÁQUINASDE ELEMENTOS DE MÁQUINAS

PROCESSOS INDUSTRIAIS EMPREGADOS NA PROCESSOS INDUSTRIAIS EMPREGADOS NA CONSTRUÇÃO DE ELEMENTOS DE MÁQUINASCONSTRUÇÃO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS

INTRODUÇÃO:

� Existem diversas técnicas e procedimentosempregados visando a manufatura de elementos demáquinas, obviamente alguns fatores devem sermáquinas, obviamente alguns fatores devem serlevado em consideração na escolha adequada desteprocesso.


INTRODUÇÃO:

Processos

Diversos processos podem ser utilizados na manufatura dos elementos


INTRODUÇÃO:

� Alguns fatores se destacam:� Tipo de material empregado,� Finalidade,� Finalidade,� Dimensões do elemento,� Precisão buscada,� Qualidade,� Custo.


INTRODUÇÃO:

� Podemos dividir os processos de fabricação deelementos de máquinas da seguinte forma:� Fundição,� Fundição,� Conformação,� Usinagem,� União de elementos,

� Uniões Fixas (Solda, Brasagem, Colagem)� Uniões Móveis (Rebites, Parafusos)


INTRODUÇÃO:

� Porém, muitas vezes o que acaba ocorrendo é umajunção de diversos métodos para a construção de umelemento ou aparato complexo (máquina).elemento ou aparato complexo (máquina).

Conformação

Elemento ouMáquina

Usinagem

União deElementos

Fundição


FUNDIÇÃO:

� O processo de fundição é definido como o conjuntode atividades requeridas para dar forma aosmateriais (construção de elementos) por meio da suafusão, conseqüente liquefação e seu escoamento oufusão, conseqüente liquefação e seu escoamento ouvazamento para moldes adequados e posteriorsolidificação após resfriamento.

� Os métodos de fundição são muito antigos, suaimportância é fundamental para o crescimentotecnológico desde os primórdios da humanidade.Seu aperfeiçoamento é contínuo, partindo desdepequenas peças fundidas artesanalmente àstécnicas de siderurgia.


FUNDIÇÃO:

� Esta técnica é muito empregada na construção deelementos de grandes dimensões. Ex.: Peçasnavais, blocos de motor (Necessário usinagem deretífica) entre outros.retífica) entre outros.

Elementos normalmente produzidos pelo processo de fundição


FUNDIÇÃO:

Elementos normalmente produzidos pelo processo de fundição


FUNDIÇÃO:

Elemento produzido pelo processo de fundição


FUNDIÇÃO:

� De maneira geral podemos listar as principaisoperações no processo de fundição:� Fabricação do modelo� Construção do molde � Construção do molde � Fusão do metal� Esfriamento e solidificação � Desmoldagem � Acabamento e limpeza


FUNDIÇÃO:

Fundição de elementos em moldes


FUNDIÇÃO:

Fundição de Coroa – Cortesia Cestari


CONFORMAÇÃO:

� Conformação é o processo mecânico onde se obtémpeças através da compressão de metais sólidos emmoldes, utilizando a deformação plástica da matéria-prima para o preenchimento das cavidades dosprima para o preenchimento das cavidades dosmoldes.

Diagrama de tensão e deformação

Zona Plástica

Zona Elástica


CONFORMAÇÃO:

� Esta técnica é muito empregada na construção deelementos de dimensões médias a pequenas . Ex.:Peças automotivas, elementos com espessurarelativamente pequenas ou quando se deseja bomrelativamente pequenas ou quando se deseja bomacabamento sem a necessidade de usinagemposterior.


CONFORMAÇÃO:

� O processo pode ser executado:

� Com aquecimento (A Quente),

� Sem aquecimento (A Frio).


CONFORMAÇÃO:

� O aquecimento da materia-prima, visa facilitar oprocesso ou modificar as características mecânicasda peça final. Com conformação a quente pode-seconformar peças com menos gasto de energia (maiorconformar peças com menos gasto de energia (maiorprodutividade), não sendo necessário muitas vezesum tratamento térmico, pois a conformação a quenteé feita com temperaturas acima do ponto critico dodiagrama ferro-carbono, assim nessa temperatura aestrutura se recristaliza simultaneamente comdeformação sofrida.


CONFORMAÇÃO:

� Com aquecimento,

Conformação a quente manual e mecanizada


CONFORMAÇÃO:

� Na conformação a frio temos a vantagem de ter ummelhor acabamento final na peça, o material da peçatende a ficar encruado, isso ajuda a aumentar aresistência mecânica, mas diminui a ductilidade.resistência mecânica, mas diminui a ductilidade.


CONFORMAÇÃO:

� Sem aquecimento (A Frio),

Conformação a frio de peça automotiva


CONFORMAÇÃO:

� Existem diversos processos unitários deconformação mecânica, desenvolvidos paraaplicações específicas, sendo que atinge atualmentealgumas centenas. Não obstante, é possívelalgumas centenas. Não obstante, é possívelclassificá-los num pequeno número de categorias,com base em critérios tais como: o tipo de esforçoque provoca a deformação do material, a variaçãorelativa da espessura da peça, o regime da operaçãode conformação, o propósito da deformação.


CONFORMAÇÃO:

� Basicamente, os processos de conformaçãomecânica podem ser classificados em:

� Forjamento,� Forjamento,� Estampagem,� Trefilação,� Laminação,� Extrusão.


CONFORMAÇÃO:

Esquema simplificado da classificação dos processos de conformação


CONFORMAÇÃO:

� Forjamento: conformação por esforços apenascompressivos tendendo a fazer o material assumir ocontorno da ferramenta conformadora, chamadamatriz ou estampo.matriz ou estampo.

Forjamento de talheres e peça automotiva


CONFORMAÇÃO:

� Forjamento:

Simulação de um processo de forjamento


CONFORMAÇÃO:

� Forjamento:

Processo de forjamento de uma ferramenta


CONFORMAÇÃO:

� Estampagem: esta conformação ocorre pela ação deum estado combinado de tensões, o qual inclui altasforças compressivas em pelo menos uma dasdireções principais. As forças externas aplicadasdireções principais. As forças externas aplicadassobre a peça podem ser tanto de tração quanto decompressão, mas as que efetivamente provocam aconformação plástica do metal são de compressãoindireta, desenvolvidas pela reação da matriz sobre apeça.


CONFORMAÇÃO:

� Estampagem: neste processo de fabricaçãogeralmente são utilizadas chapas, podendo estas sercortadas, dobradas ou embutidas (repuxadas). Esteé um processo muito utilizado pois é muito versátil,é um processo muito utilizado pois é muito versátil,rápido e adaptável em produção em larga escala.


CONFORMAÇÃO:

� Estampagem:

Prensa industrial utilizada na estampagem de peças automotivas


CONFORMAÇÃO:

� Estampagem:

Produção de um elemento de fixação por estampo progressivo


CONFORMAÇÃO:

� Trefilação: redução da seção transversal de uma barra,fio ou tubo, “puxando-se” a peça através de umaferramenta (fieira ou trefila) com forma de canalconvergente.convergente.

Seção de uma matriz de trefilagem


CONFORMAÇÃO:

� Trefilação:

Cortesia Trefilação Bandeirantes


CONFORMAÇÃO:

� Laminação: processo de conformação mecânica queconsiste em modificar a seção transversal de ummetal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira,etc., pela passagem entre dois cilindros com geratrizetc., pela passagem entre dois cilindros com geratrizretilínea (laminação de produtos planos) ou contendocanais entalhados de forma mais ou menoscomplexa (laminação de produtos não planos),sendo que a distância entre os dois cilindros deveser menor que a espessura inicial da peça metálica.


CONFORMAÇÃO:

� Laminação: é um processo de transformaçãomecânica de metais muito utilizado pois, apresentaalta produtividade e um controle dimensional doproduto acabado que pode ser bastante preciso.produto acabado que pode ser bastante preciso.

Processo de laminação


CONFORMAÇÃO:

� Laminação:

Processo de laminação – Cortesia CBA


CONFORMAÇÃO:

� Extrusão: A extrusão é um processo de produção decomponentes mecânicos de forma semi-contínuaonde o material é forçado através de uma matrizconformadora adquirindo assim a forma préconformadora adquirindo assim a forma prédeterminada pelo projetista da peça. O produto podeser componentes para automóveis, bicicletas,motocicletas, maquinário pesado ou uma barra, perfilou tubo.Os materiais mais utilizados no processo de extrusãosão os não-ferrosos (Alumínio, cobre, magnésio,chumbo e polímeros em geral).


CONFORMAÇÃO:

� Extrusão:

F

Representação de um processo de extrusão

F


USINAGEM:

� Todos os conjuntos mecânicos que nos cercam sãoformados por uma composição de peças: eixos,anéis, discos, rodas, engrenagens, juntas suportes,anéis, discos, rodas, engrenagens, juntas suportes,parafusos, carcaças entre outros. Para que essaspeças sirvam às necessidades para as quais formafabricadas, elas devem ter exatidão de medidas e umdeterminado acabamento em sua superfície.


USINAGEM:

� Grande parte das referências bibliográficas sobreprocessos de fabricação relatam que é possívelfabricar essas peças de dois modos: sem produçãofabricar essas peças de dois modos: sem produçãode cavacos, como nos processos metalúrgicos(fundição, laminação, trefilação, etc) e com produçãode cavacos, o que caracteriza todos os processos deusinagem.


USINAGEM:

� O termo usinagem de modo convecional compreendetodo processo mecânico onde a peça é o resultado deum processo de remoção de material. Este processoum processo de remoção de material. Este processonão exclui um processo anterior, como por exemplo,conformação e outros.

Processo de remoção de material por ferramenta


USINAGEM:

� A usinagem começou em tempos remotos comprocessos totalmente manuais e hoje em dia evoluimuito com o uso de máquinas de alta precisão, pormuito com o uso de máquinas de alta precisão, porexemplo chamadas CNC (com comando numéricocentral), que são controladas por computador. Aprecisão destas máquinas chega a ser tão pequenaquanto 1 micrometro (µm). Para se ter uma idéia, umfio de cabelo tem o diâmetro de 80 µm.


USINAGEM:

Equipamentos CNC – Cortesia Haas


USINAGEM:

� A usinagem atende, hoje em dia, a diversosmercados, como industrial, automotivo, naval,aeroespacial, eletrônico, eletrodomésticos entroaeroespacial, eletrônico, eletrodomésticos entrooutros.


USINAGEM:

� Na maioria dos casos, as peças fabricadas porfundição forjamento necessitam de alguma operaçãoposterior de usinagem. O que acontece é queposterior de usinagem. O que acontece é quegeralmente essas peças apresentam superfíciesgrosseiras que precisam de melhor acabamento.Além disso, elas também deixam de apresentarsaliências, reentrâncias, furos com rosca e outrascaracterísticas que só podem ser obtidas por meiode processos de usinagem.


USINAGEM:

� Existem vários processos de usinagem, dentre osprincipais:

� Corte,

� Furação,

� Torneamento,

� Aplainamento,

� Fresagem.


USINAGEM:

� Corte:

Corte de material metálico

PROCESSOS INDUSTRIAIS EMPREGADOS PROCESSOS INDUSTRIAIS EMPREGADOS NA CONSTRUÇÃO DE ELEMENTOS DE NA CONSTRUÇÃO DE ELEMENTOS DE

MÁQUINASMÁQUINAS

USINAGEM:

� Furação:

Furação em material metálico


USINAGEM:

� Torneamento:

Torneamento de material metálico


USINAGEM:

� Aplainamento:

Aplainamento de material metálico


USINAGEM:

� Fresagem:

Fresagem de material metálico


USINAGEM:

� Fresagem:

Ferramentas de fresagem


USINAGEM:

� Outras técnicas:� Eletroerosão� Laser,� Laser,� Plasma� Jato d’água

Outras técnicas de usinagem


EXERCÍCIO

Desafio 9:Pesquisar informações sobre as técnicas deusinagem (Eletroerosão, Laser, Plasma e Jato d’água).usinagem (Eletroerosão, Laser, Plasma e Jato d’água).

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