06vs - edição - usinagem por abrasão
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UNIVERSIDADE SALVADOR - UNIFACS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
ABELJAN NOGUEIRA
DIEGO SOARES
MATHEUS TEIXEIRA
PAULO MUNIZ
PEDRO LEONARDO COSTA
USINAGEM POR ABRASÃO
Salvador
2013
1
ABELJAN NOGUEIRA
DIEGO SOARES
MATHEUS TEIXEIRA
PAULO MUNIZ
PEDRO LEONARDO COSTA
USINAGEM POR ABRASÃO
Trabalho apresentado ao curso de graduação em
Engenharia Mecânica do Departamento de
Engenharia na Universidade Salvador – UNIFACS,
como avaliação parcial da matéria Usinagem.
Nome do professor: Ismael Junior
Salvador
2013
2
Índice de Figuras
Figura 1: Retífica plana. (a) tangencial, (b) vertical.....................................................8
Figura 2: Retificação cilíndrica (a) externa, (b) cônica, (c) interna, (d) máquina
ferramenta...................................................................................................................9
Figura 3: Retificação Centerless (a) esquematicamente, (b) máquina ferramenta......9
Figura 4: formação do rebolo.....................................................................................10
Figura 5: especificações do rebolo............................................................................10
Figura 6: estrutura do rebolo......................................................................................12
Figura 7: dispositivo para superacabamento cilindrico..............................................14
Figura 8: comparativo rugosidade superacabamento e retífica.................................15
Figura 9: Processos de usinagem por abrasão - Brunimento....................................17
Figura 10: Processos de usinagem por abrasão - Brunimento..................................18
Figura 11: processo de polimento..............................................................................18
Figura 12: Tamanho do grão cristalino......................................................................21
Figura 13: Gráfico de dureza e esmerilhamento........................................................21
Figura 14: Gráfico de polimento e dureza..................................................................22
Figura 15: Gráfico de rugosidade verso tempo..........................................................23
Figura 16: Processo de jateamento...........................................................................25
Figura 17: Processo de decapagem por centrifuga...................................................26
Figura 18: Espelhamento cilindrico............................................................................28
Figura 19: Espelhamento plano.................................................................................28
Figura 20: Lima serrilhada ou picada.........................................................................32
Figura 21: Limas fresadas.........................................................................................32
Figura 22: Limagem...................................................................................................33
SUMÁRIO
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1. Introdução...................................................................................................6
2. Retificação..................................................................................................6
2.1. Máquina-Ferramenta..............................................................................82.1.1. Retificadora Plana...........................................................................82.1.2. Retificadora Cilíndrica Universal......................................................82.1.3. Retificadora Sem Centro (Centerless).............................................92.2. Rebolo..................................................................................................102.2.1. Abrasivo.........................................................................................112.2.2. Aglomerantes................................................................................112.2.3. Granulação....................................................................................122.2.4. Dureza...........................................................................................122.2.5. Estrutura........................................................................................122.2.6. Formato de rebolo.........................................................................13
3. Superacabamento....................................................................................13
3.1. Funcionamento.....................................................................................143.2. Aplicação..............................................................................................15
4. Rodagem...................................................................................................16
5. Brunimento...............................................................................................17
6. Lapidação.................................................................................................17
7. Polimento..................................................................................................18
7.1. Polimento Manual.................................................................................197.2. Polimento Mecânico.............................................................................197.3. Efeito do Polimento...............................................................................207.4. Elementos Determinantes do Polimento..............................................217.4.1. Técnica de Polimento....................................................................217.4.2. Característico dos aços.................................................................227.5. O Polimento Correto.............................................................................227.6. Problemas Durante o Polimento...........................................................23
8. Lixamento.................................................................................................23
8.1. Lixamento Manual................................................................................248.2. Lixamento Mecânico.............................................................................248.3. Lixamento de acabamento...................................................................24
9. Jateamento...............................................................................................24
9.1. Tipos de abrasivos................................................................................259.2. Tipos de Jateamento............................................................................269.2.1. Decapagem manual.......................................................................269.2.2. Decapagem por centrífuga............................................................269.2.3. Jato abrasivo húmido.....................................................................279.3. Outras aplicações.................................................................................27
10. Espelhamento...........................................................................................27
11. Tamboreamento.......................................................................................28
11.1. Meio de acabamento............................................................................28
4
11.1.1. Chips naturais................................................................................2911.1.2. Chips pré-formados cerâmicos......................................................2911.1.3. Chips plásticos...............................................................................2911.1.4. Chips pré-formados de porcelana.................................................2911.1.5. Meios metálicos.............................................................................2911.1.6. Granulados de sabugo de milho....................................................3011.2. Composto químico................................................................................3011.3. Proporções entre meio e as peças.......................................................3011.4. Nível da água em tambor rotativo e máquina vibratória.......................31
12. Limagem...................................................................................................31
12.1. Limas serrilhadas ou picadas...............................................................3112.2. Limas fresadas.....................................................................................32
13. Afiação......................................................................................................33
14. Referencial Bibliográfico.........................................................................34
5
1. Introdução
Usinagem por abrasão é toda aquela destinada a fornecer acabamento
superficial à peça, seja ele interno ou externo. Para tanto é utiliza ferramentas de
geometria não definidas para a execução do serviço. Por estes métodos acontece a
remoção de material através da interferência entre o material da peça e a ação de
grãos duros os quais possuem forma mais ou menos irregular.
Os tipos de usinagens explanados a seguir têm por objetivo, a saber: melhoria
na exatidão dimensional, melhoria na exatidão geométrica, melhoria na qualidade
superficial das peças e alteração das características superficiais da peça.
Neste trabalho serão explicados o funcionamento de 12 tipos de usinagens
por abrasão, contudo as mais importantes e mais utilizadas no mercado são a
retificação, a lapidação, o brunimento e o polimento.
2. Retificação
A retificação é um dos processos de usinagem por abrasão que consiste em
corrigir irregularidades das superfícies de peças através do contato entre a peça e
uma ferramenta abrasiva (rebolo), que gira em alta rotação, enquanto que a peça
pode ser deslizada ou girar, mas sempre em velocidade inferior.
Este processo tem por objetivo reduzir a rugosidade ou saliência e rebaixos
da superfície que possam ter sido usinadas por outro processo mecânico, além de
conferir à peça alta precisão geométrica e dimensional. Também é possível aplicar a
retifica a peças que obtiveram deformações durante o processo de tratamento
térmico desde que não tenham sido tricadas.
A formação do cavaco no processo de retificação se dá de maneira diferente
dos demais processos de usinagem, já que a abrasão é fator fundamental na
retirada de cavaco. A remoção de material da peça é realizada por muitos gumes
simultaneamente distribuídos de forma aleatória e ela pode ficar ate na faixa de
micrometros. Cada grão, ao entrar em contato com a peça, possibilita a formação de
cavaco muito pequeno e de seção variável em função da microestrutura complexa
das ferramentas.
A retificação apresenta como principais vantagens o trabalho com tolerâncias
apertadas e o acabamento superficial de alta qualidade, em contra partida como
6
desvantagens tem a baixa velocidade quando comparada à outros processos de
fabricação e a suscetibilidade a danos graves na peça quando não executada
corretamente, chamada de tensões e trincas de retífica.
A retificação é o principal processo industrial dos últimos tempos, e
corresponde entre 20% a 25% das despesas totais em operações realizadas por
máquinas ferramentas nos países industrializados. A sociedade atual estaria
impossibilitada de produzir sem a retificação, pois, aquilo que é usado passou por
um processo de retificação, ou por uma máquina que sofreu uma operação de
retificação. Na maioria de vezes, este processo é empregado como operação final
da fabricação de uma peça e, apesar de parecer uma operação simples, requer
domínio dos parâmetros de velocidade de corte, velocidade de avanço, boa
refrigeração e controle dimensional rigoroso (GÂMBIO, 2013).
O processo de retificação pode ser tangencial se o processo for executado
com a superfície de revolução da ferramenta, podendo ser cilíndrica, cônica, de
perfiis, plana e sem centro; ou pode ser ainda frontal se o processo for executado
com a face do rebolo. Ele pode também ser caracterizado com periférico,
transversal, longitudinal, lateral, cilíndrico interno ou externo, plano e circular como
pode ser visto na tabela 1.
Tabela1: Variações do processo de Retificação
7
Fonte: posmec.ufsc.br/portal/defesas/trabalhos-defendidos.html2.1. Máquina-Ferramenta
As máquinas-ferramentas que executam a retificação são chamadas de
retificadoras, e podem ser classificadas em três tipos, sendo elas Plana, Cilíndrica
Universal ou Sem Centros também chamadas de Centerless. Abaixo será detalhado
sobre cada uma destas.
2.1.1. Retificadora Plana
Esse tipo de máquina retifica todos os tipos de superfícies planas: paralelas,
perpendiculares ou inclinadas. A peça deve ser presa a uma placa magnética
localizada à mesa retificadora, a qual possui movimento longitudinal e avanços
transversais. Este tipo de retificação pode ser realizado do tipo tangencial, com eixo
horizontal ou do tipo topo, com eixo vertical como pode ser visto na figura 01.
Figura 1: Retífica plana. (a) tangencial, (b) verticalFontes: cimm.com.br; Oliveira (2013)
2.1.2. Retificadora Cilíndrica Universal
A retificadora cilíndrica universal retifica superfícies cilíndricas, externas ou
internas e, em alguns casos, superfícies planas e em eixos rebaixados que exijam
faceamento.
A peça fica presa a uma placa universal, de forma análoga a uma peça fixada
no torno universal, e esta placa imprime um movimento de rotação à peça. O rebolo,
também em rotação, e girando no mesmo sentido da peça, entra em contato com a
8
mesma e remove o material. O tipo de retificação aplicada é semelhante aos outros
tipos de usinamento, isto é, pode ser cilíndrica interna ou externa, cônica de perfil e
de rosca, como pode ser visto na figura 02.
Figura 2: Retificação cilíndrica (a) externa, (b) cônica, (c) interna, (d) máquina ferramenta.Fonte: Souza (2011)
2.1.3. Retificadora Sem Centro (Centerless)
Retifica superfície cilíndrica externa, mas a peça não fica presa e é indicada
no emprego de produção em série. A peça é conduzida pelo rebolo e pelo disco de
arraste que gira mais devagar e serve para imprimir movimento à peça e para
produzir o avanço longitudinal, como pode se visto na figura 03. Por essa razão, os
eixos dos rebolos tem um ângulo de convergência com uma inclinação de 1 a 3 ou 3
a 5 graus (dependendo da norma adotada), que é responsável pelo avanço da peça.
Figura 3: Retificação Centerless (a) esquematicamente, (b) máquina ferramenta.Fonte: Oliveira (2013); Retífica Estarta 310
9
2.2. Rebolo
É a ferramenta de corte usada na operação de retificação constituída por
partículas abrasivas ligadas entre si por meio de ligante ou aglomerante visualizado
na figura 04.
Figura 4: formação do reboloFonte: Stoeterau (2010)
O rebolo apresenta cinco elementos principais que o caracterizam (figura 05):
o abrasivo que é o material que compõe o grão do rebolo; a granulação caracteriza o
tamanho dos grãos; aglomerante que é o material que une os grãos e que vai
determinar o grau de dureza; a estrutura do rebolo, que dá a porosidade do rebolo; e
a dureza que é a capacidade de retenção dos grãos abrasivos pelo aglomerante.
Figura 5: especificações do rebolo.Fonte: Silveira (2013)
10
2.2.1. Abrasivo
Os abrasivos utilizados podem ser o Óxido de alumínio, Carboneto de silício,
Diamante e o Nitreto de boro cúbico.
O Óxido de alumínio (Al2O3) é obtido por redução da bauxita é um materiais
de alta resistência à tração e de acordo com a pureza pode ser obtido nos tipos:
Óxido de alumínio comum (A) de cor acinzentada, com pureza química entre 96% e
97%, e tendo como principal característica a alta tenacidade; e o Óxido de alumínio
branco (AA) que distingui-se pela sua cor e possui propriedades semelhantes ao
anterior, porém é mais quebradiço.
O Carbeto de silício (SiC) é obtido indiretamente por meio da reação química
de sílica pura com carvão coque em fornos elétricos. Possui boas características
térmicas, estabilidade química elevada e é recomendado para ferro fundido cinzento,
ferro fundido coquilhado. Pode ser encontrado dos tipos: Carbeto de silício cinza (C)
com maior dureza que os óxidos de alumínio e consequentemente mais
quebradiços; e o Carbeto de silício verdes (GC) que apresenta as mesmas
características do anterior e geralmente usado na afiação de ferramentas, pois não
alteram a constituição do metal duro;
Os materiais a seguir não são muito usados comercialmente em função do
seu alto custo. O Carbeto de boro apresenta características superiores aos já vistos,
consequentemente de custo elevado, usado geralmente para retificação de
ferramentas (inseto de metal duro). O Diamante é utilizado em estado natural ou
sintético na confecção de rebolos para lapidação.
2.2.2. Aglomerantes
É o material que vai determinar o grau de dureza e tem a função de manter os
grãos ligados e devem ser suficientemente resistentes. Os principais tipos são
Vitrificado, Resinóide, Borracha, Goma-laca e Oxicloreto. Os Vitrificados (V) são os
mais utilizados e não sofrem reações químicas, são usados com velocidades
periféricas de até 35m/s. Os Resinóides (B) são feitos de resinas sintéticas e usados
em trabalhos pesados com cortes frios e altas velocidades de até 80m/s. O tip
Borracha (R) que utilizado em rebolos destinados ao corte de metais, e em rebolos
transportadores de retificadoras do tipo centerless. Goma-laca (E) e Oxicloretos (O)
11
atualmente estão em desuso e só são aplicados em trabalhos que exijam cortes
extremamente frios em peças desgastadas.
2.2.3. Granulação
O rebolo vem indicado por um número que significa o tamanho do grão,
classificado em uma peneira (polegadas lineares). Quanto mais fino é o grão, maior
é seu número na escala de granulometria. Os grãos que passam por uma peneira
que tem 10 aberturas por polegada linear são chamados grãos n. 10, e aqueles que
passam por 60 aberturas por polegada linear são denominados grãos n. 60 (e assim
por diante). Os grãos grandes (grossos) são empregados para trabalhos de
desbaste e para materiais moles, dúcteis ou fibrosos, como aços moles ou
alumínios, os finos para acabamentos Para materiais duros ou quebradiços, como
metal-duro ou vidro.
2.2.4. Dureza
É a capacidade de retenção dos grãos abrasivos pelo aglomerante. Um
rebolo muito duro é indicado para materiais macios e quebradiços e retém seus
grãos até depois deles terem perdido a capacidade de corte. Um rebolo mole é
indicado para materiais duros e perde seus grãos antes deles terem executados
inteiramente o trabalho.
2.2.5. Estrutura
Indica os poros ou vazios da estrutura de um rebolo (figura 6) que criam
condições de remoção rápida dos cavacos da face do rebolo. Para desbaste
(processo inicial) usa-se estrutura aberta e para acabamento (processo
normalmente de finalização) usa-se estrutura fechada.
Figura 6: estrutura do rebolo.Fonte slide preto
12
2.2.6. Formato de rebolo
A depender da aplicação é possível obter também diferentes tipos de
formatos de rebolo, e na tabela 3 é possível associar o formato específico com a
aplicação do rebolo.
Tabela 3: associação forma do rebolo com a aplicação
Fonte: posmec.ufsc.br/portal/defesas/trabalhos-defendidos.html
3. Superacabamento
O superacabamento pode ser entendido como o acabamento do acabamento
tendo em vista que é uma operação feita em peças, cuja superfície ainda apresenta
defeitos mesmo já tendo sofrido um processo de retificação. Alguns defeitos têm a
forma de riscos e estrias e são causados exatamente pelos grãos abrasivos do
processo anterior. Outros defeitos, como a formação de facetas, são devidos aos
efeitos de vibrações. A operação que corrige esses microdefeitos e diminui o
13
coeficiente de atrito entre as superfícies (aumentando sua resistência ao desgaste) é
o superacabamento.
A superfície superacabada deve ficar bem lisa e com aparência de um
espelho fosco. O movimento de corte do abrasivo é o que diferencia as operações
de retificação e superacabamento. Enquanto na retificação o movimento de corte é
dado pelo rebolo, é uma pedra ou bloco abrasivo que realiza o movimento de corte
no superacabamento. Esta pedra, no entanto não realiza movimentos de revolução e
sim movimento retilíneos de vaivém em uma frequência de um a dois mil golpes por
minutos a uma amplitude de um a cinco milímetros. É a peça que gira com
velocidade de aproximadamente 20m/min.
Outro diferencial do superacabamento é a espessura do sobremetal retirado
que varia de 0,001 a 0,01mm e depende de alguns fatores específicos: a pressão
exercida sobre a pedra abrasiva em kgf/cm2 ou Pa; o estado da superfície ou grau
de rugosidade, antes da operação; e a natureza da pedra abrasiva (grão e dureza).
3.1. Funcionamento
A pedra abrasiva deve ser colocada em posição sobre a peça, com pressão
constante de 1 a 5 kgf/cm2, em seguida inicia-se a operação, com a peça girando a
uma velocidade de corte de 20 m/min e a pedra abrasiva vibrando, como pode ser
visto na figura 7. Essa vibração dá-se ao longo do cilindro que está sendo submetido
ao superacabamento, contudo, esta operação pode também ocorrer com a peça
sendo deslocada ao longo da pedra abrasiva.
Figura 7: dispositivo para superacabamento cilindrico.Fonte: essel.com.br
Para esta operação a lubrificação é fundamental. Os fluidos de corte
disponíveis comercialmente podem ser usados, no entanto é adequado que tanto a
14
pedra quanto a peça abrasiva sejam constantemente lubrificadas com uma mistura
de 80% de querosene e 20% de óleo.
A operação termina quando a pressão real nos pontos de contato pedra/peça
se torna insuficiente para retirada de material, neste momento a rugosidade já terá
chegado a níveis satisfatórios. Na figura 8 é possível comparar a superfície após
retificação e após superacabamento, comprovando desta forma a eficiência do
superacabamento.
Figura 8: comparativo rugosidade superacabamento e retífica.Fonte: essel.com.br
3.2. Aplicação
O superacabamento é indicado basicamente para os ajustes deslizantes ou
giratórios de peças de alta precisão; para a melhoria de tolerância; e para a
diminuição da rugosidade.
A depender da superfície demandada, o superacabamento pode ser realizado
de forma diferente. Superfícies cilíndricas externas entre pontas são feitos em uma
máquina semelhante à máquina de retificação entre pontas na qual o suporte dos
rebolos é substituído pelo suporte das pedras abrasivas de superacabamento. Essa
máquina é utilizada no superacabamento de virabrequins, eixos de comando etc.
Nas superfícies cilíndricas externas sem centro a peça é suportada na máquina e
arrastada por dois cilindros. Trata-se de uma máquina usada para grandes
produções, como a fabricação de rolos de rolamentos. Também existem outras
máquinas específicas para superfícies planas ou cilíndricas internas.
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4. Rodagem
A rodagem é mais um processo específico de acabamento que permite
melhorar (ainda mais) a exatidão dimensional, o acabamento superficial e as
tolerâncias de forma e posição das superfícies retificadas. Na rodagem é possível a
retirada de 0,1 a 0,2 mm de sobremetal, sendo o mais comum pequenas retiradas
de 0,01 a 0,04 mm.
Este processo é executado em superfícies cilíndricas internas e externas e
superfícies planas. O que diferencia a rodagem do superacabamento é que os
abrasivos se apresentam na forma de pó e precisam de uma ajuda de água,
querosene ou óleo, para serem transformado em pasta abrasiva que será utilizada
na rodagem. Os abrasivos mais comuns na rodagem também são o carboneto de
silício, o óxido de alumínio branco, mas neste processo a pasta diamantada também
é usada para aços temperados e o óxido de alumínio comum (cinzento) é usado
para metais leves (que têm peso específico menor ou igual a 5 kg/dm3).
Estes abrasivos devem trabalhar com pressão de rodagem de
aproximadamente 8 kgf/cm2 (800kPa) e velocidade de 20 a 30 m/min. A escolha da
granulação dos abrasivos varia de 60 a 300 utilizadas para a rodagem de superfícies
acabadas, enquanto que granulações de 400 em diante são usadas para superfícies
perfeitas (espelhadas ou lapidadas). Granulações mais finas, acima de 800, podem
também ser usadas, desde que o local de trabalho e o método utilizado sejam
adequados.
A rodagem é muito usada em vedações de válvulas, suas sedes e
acabamento dos contatos de micrômetros, e pode ser feita tanto pelo processo
manual quanto por meio de máquinas especiais. No processo manual basicamente,
após uma série de averiguações, a pasta abrasiva entra em contato com a peça que
deve ser movimentada descrevendo a forma de um oito. Posteriormente deve ser
limpa e averiguada quanto a planeza e a rugosidade até obter valores satisfatórios.
Já na rodagem por máquina a peça permanece parada, enquanto os
abrasivos é que entram em movimento. A operação pode ser executada com pedras
ou pó abrasivos. No caso de uso de pedras abrasivas, estas devem ser fixadas em
dispositivos rotativos. No caso de pó abrasivo, este deve ser misturado com
querosene para formar a pasta abrasiva, que será colocada na superfície de um
disco e espalhada. Logo após é iniciada a rodagem controlando a superfície obtida, 16
observando a planeza, o paralelismo e a perpendicularidade das faces até obter o
resultado desejado com um grau aceitável de rugosidade.
5. Brunimento
Considerado como um processo mecânico de usinagem o brunimento, ocorre
através do contato da superfície a ser trabalhada e os grão ativos presentes no
brunidor, porém para que este processo ocorra, a peça deverá executar um
movimento circular de baixa rotação e o brunidor deverá efetuar um deslocamento
alternativo de baixa amplitude e alta frequência ao longo da superfície a ser
trabalhada.
Figura 9: Processos de usinagem por abrasão – Brunimento.
Apesar de ser semelhante ao processo de retificação, o brunimento se
diferencia pela velocidade de rotação e a pressão aplicada durante o processo.
Em situações do dia a dia, o brunimento é aplicado na retificação ou
acabamento de motores, alojamento de êmbolos hidráulicos, canos de canhão e
entre outros.
6. Lapidação
Assim como nos outros processos por abrasão a lapidação possui como
principal agente, grãos abrasivos os quais através de movimentos circulares
realizam a retificação ou acabamento de superfícies e componentes.
Diferente dos outros processos, a lapidação utiliza fluidos (água ou óleo) com
os grãos abrasivos. Para o seu funcionamento, adiciona-se o fluido mais o pó
abrasivo na superfície da peça a ser lapidada e em seguida é impresso movimentos
circulares sobre a peça através de um disco abrasivo, conforme mostrado na
imagem 10.
17
Figura 10: Processos de usinagem por abrasão – Lapidação.
7. Polimento
Figura 11: Processo de polimento.
O processo de polimento é uma fase determinante para a obtenção de
moldes e ferramentas de boa qualidade. Entretanto, diversos fatores têm influência
significativa para que um polimento adequado seja atingido. Entender os
fundamentos desse processo é fundamental para que se alcance um bom resultado.
O polimento representa um papel fundamental no tratamento final da superfície dos
aços-ferramenta e é utilizada para obter superfícies mais ou menos ásperas, de
acordo com as características de acabamento requeridas nas peças moldadas
finais. A técnica de polimento consiste em um processo de alisamento manual ou
18
mecanizado da superfície com o auxílio de tecidos ou pastas abrasivas a fim de
atingir um nível específico de rugosidade superficial.
A utilização crescente de diversos produtos levou ao aumento da necessidade
de construção de matrizes e moldes com superfícies polidas. O acabamento de
superfície de alta qualidade traz os seguintes benefícios:
Facilita, na maioria dos casos, o processo de extração da peça moldada da
cavidade. Eventualmente o polimento excessivo pode causar retenção da peça por
formação de vácuo. Nestes casos, há necessidade de tornar a superfície levemente
fosca.
Reduz o risco de originar rebarbas devido a possíveis sobrecargas ou entrada
de gases de escape (um perfil denteado pode favorecer a intensificação local dos
esforços).
Reduz o perigo de corrosões localizadas (um perfil denteado possui maior
reatividade do que um plano, por causa da maior superfície exposta às condições
circundantes).
Aumenta a resistência ao desgaste dentro de certos limites (ao remover a
rugosidade, aumenta o contato da superfície entre as peças e diminui a pressão
efetiva).
O processo de polimento, assim como no lixamento, também existe a opção
manual e mecânico.
7.1. Polimento Manual
O polimento manual consiste em remover facilmente riscos leves e pequenos
defeitos superficiais de uma peça. Utilizando-se massa de polir grossa na primeira
etapa, e depois fina, similares a utilizadas para automóveis, e com panos macios e
limpos, deve-se polir com movimentos circulares ao redor da área danificada, com
firmeza e alternando de direção frequentemente. Desta forma se poderá restaurar a
superfície, retomando o brilho da peça.
7.2. Polimento Mecânico
Depois do alisamento da superfície por meio de lixamento ou raspagem, as
peças devem ser polidas em politrizes mecânicas. O polimento da peça requer um
bom equilíbrio entre a velocidade da politriz e a pressão aplicada, cabendo ao
19
operador julgar a pressão que não causará superaquecimento, mas que
simultaneamente dará um bom rendimento de trabalho. Na roda de tecido aplicam-
se massas especiais para polimento específico para aquele material. O acabamento
final é dado em outra politriz, isenta de massa, com a finalidade de lustrar a peça e
remover o excesso de polidor da operação anterior.
7.3. Efeito do Polimento
Existem duas teorias desenvolvidas atualmente para descrever os efeitos do
tratamento de polimento. De acordo com alguns especialistas, não há diferença
entre o esmerilhamento e o polimento, porque ambos os métodos removem material,
porém em quantidades diferentes. Como prova dessa avaliação, pode-se
estabelecer que mesmo por meio de uma simples limpeza com lã ou algodão é
possível remover partículas metálicas da superfície. Entretanto, para outros
especialistas o polimento não remove qualquer material. A pressão aplicada sobre a
peça durante o polimento, junto com a elevação da temperatura devido à fricção,
levaria à fusão da camada superficial da peça. O material que compõe as arestas da
rugosidade se depositaria em suas ranhuras.
Ambas as teorias são válidas. De modo geral, podemos afirmar que durante o
polimento a superfície é submetida a fortes pressões e é deformada. O material das
arestas da rugosidade primeiro preenche as cavidades próximas e, em seguida, flui
para onde for possível. Em uma camada superficial de alguns milímetros de
espessura, fortes pressões se desenvolvem localmente entre os materiais abrasivos
e o metal, de modo que junto com o calor gerado pela fricção, elas levam à
deformação plástica e a uma variação micro estrutural. Está demonstrado que o
polimento causa o aumento da temperatura a um ponto em que, ao se examinar a
estrutura cristalina com o microscópio a alguns Ängstrom (Å) de profundidade,
observamos dimensões diminuídas do grão cristalino à medida que nos
aproximamos da superfície polida (Figura 12).
20
Figura 12: Tamanho do grão cristalino.
7.4. Elementos Determinantes do Polimento
O acabamento superficial obtido por meio do polimento do aço depende
essencialmente dos seguintes fatores:
– Técnica de polimento;
– Características do aço;
7.4.1. Técnica de Polimento
O elemento mais importante para o polimento correto é a técnica utilizada.
Primeiro, a superfície a ser polida deve ser preparada corretamente por meio de
esmerilhamento ou outro processo de usinagem. Além disso, é muito importante não
prolongar essa operação mais do que o necessário. Sugere-se encerrar o polimento
assim que a última imperfeição for removida e o nível de acabamento superficial
requerido for atingido.
No processo de esmerilhamento, a quantidade de material removida é maior
quanto menor o nível de dureza do material, como demonstra a Figura 13.
Figura 13: Gráfico de dureza e esmerilhamento.
21
Já no processo de polimento, a quantidade de material removida é maior
quanto mais elevada for a dureza do material, como mostra a Figura 14.
Figura 14: Gráfico de polimento e dureza.
Ao contrário do que se poderia pensar, o processo de polimento mecanizado
não permite atingir os mesmos altos níveis de qualidade que o polimento manual.
Isso ocorre porque o operador pode decidir usar uma pressão maior ou menor de
acordo com a qualidade de sua execução manual, enquanto um sistema automático
apenas segue a sequência pré-estabelecida de execução.
7.4.2. Característico dos aços
A fim de obter bom resultado com uma superfície refletora sem halos,
manchas, opacidades ou pontos escuros, é necessário verificar primeiramente, a
limpeza e a homogeneidade do aço. Porosidade e inclusões causam problemas
durante o tratamento de polimento.
7.5. O Polimento Correto
Para o polimento adequado de aços para moldes deve-se seguir alguns
procedimentos básicos como utilizar ferramentas de polimento limpas. Ao mudar
para um meio abrasivo de granulação mais fina, deve ser procedida boa limpeza da
peça tratada e das mãos do operador a fim de evitar partículas abrasivas
indesejadas ou poeira na fase posterior.
Quando utilizar uma granulação mais fina é correto polir em uma direção
deslocada 45° em relação à posição anterior, até que a superfície apresente
somente os defeitos relativos à posição de polimento atual. A partir do momento em
que todas as imperfeições do processamento anterior forem eliminadas, é
22
recomendável manter o polimento por mais 10% do tempo despendido, antes de
passar para um meio abrasivo de granulação mais fina.Isso serve para remover a
camada superficial deformada pela tensão mecânica provocada pelo processo de
esmerilhamento anterior.
A mudança na direção do polimento é importante para prevenir a formação de
depressões e desnivelamentos. Assim como a pressão e o calor não devem ser
muito altos, porque poderiam influenciar negativamente a estrutura e a dureza do
material e quando efetuar o polimento de superfícies grandes e planas do molde,
deve-se evitar o uso manual do disco. Assim é reduzido o risco de se causar
extensas irregularidades de formato.
7.6. Problemas Durante o Polimento
Os principais problemas que surgem durante o polimento podem ser
encontrados quando se efetua um polimento excessivo, chamado de
“superpolimento”. De fato, pode ocorrer que as condições da superfície piorem
quanto mais longo for o polimento, como representado na Figura 15. O
“superpolimento” está ligado a dois fenômenos distintos chamados “casca de
laranja” e formação de micro cavidades superficiais (pitting). O excesso de polimento
ocorre na maioria das vezes com o polimento mecanizado.
Figura 15: Gráfico de rugosidade verso tempo.
8. Lixamento
Lixamento é uma operação destinada a retirar uma certa quantidade de
material de uma peça a fim de obter um forma ou uma condição de superfície 23
determinada. Lixamento de desbaste ou também conhecido como pré-lixamento é
uma operação que destina-se a retirar uma quantidade considerável de material, a
fim de eliminar defeitos de usinagem, como ondulações e marcas deixadas pelas
ferramentas de corte.
8.1. Lixamento Manual
Para os acabamentos superficiais utilizam-se técnicas envolvendo a lixa em
uma peça com lados perfeitamente planos. Deve-se trabalhar com movimentos
circulares, pressionando levemente a lixa contra as chapas, lubrificando-se com
água e mudando a grana da lixa progressivamente, da mais grossa para a mais fina.
Também é importante lavar a superfície após cada operação, verificando a área
deteriorada anteriormente.
8.2. Lixamento Mecânico
Depois de cortadas, as bordas das chapas são lixadas com uso de um disco
abrasivo de 25 cm de diâmetro e rotação de cerca de 3.000 r.p.m. Essas operações
de lixamento são feitas a seco, exercendo pressão controlada, a fim de evitar
superaquecimento do material. Lixadeiras vibratórias manuais também podem ser
usadas com êxito para o lixamento de superfícies planas, bordas de chapas grossas
ou ainda varias chapas agrupadas com as bordas formando uma única superfície.
Neste caso as chapas devem ser presas com fitas adesivas ou grampos para
mantê-las juntas e unidas, formando um só bloco, facilitando assim a operação.
8.3. Lixamento de acabamento
Operação que consiste em efetuar um lixamento leve sobre uma superfície já
envernizada, pintada, a fim de tirar seu brilho para permitir a perfeita aderência da
próxima demão.
9. Jateamento
Jateamento abrasivo é uma operação de tratamento de superfícies que
consiste em propulsionar um fluxo de material abrasivo contra uma superfície em 24
alta velocidade, de maneira a tornar um superficie rugosa em lisa, dar formas,
remover os contaminantes como pode ser visto na figura 16. O meio propulsor mais
usado é o ar comprimido.
Figura 16: Processo de jateamento.
Como método de preparação de superfícies apenas começou a ser usado a
partir dos anos 30 do século XX, tendo apenas se tornado como método padrão a
partir da segunda guerra mundial, quando a marinha americana concluiu que a
pintura de um navio possuía uma durabilidade muito maior se a superfície
fosse jateada. O processo de jateamento é o método considerado mais eficiente e
aquele que promove a melhor limpeza para posterior pintura em superfícies
metálicas.
9.1. Tipos de abrasivos
O jateamento abrasivo ou decapagem com jato abrasivo pede ser executado com
vários tipos de abrasivos sob a forma granulada, os quais podem ser agrupados de
acordo com a sua origem como: Abrasivos metálicos que são usualmente são
chamados de Granalha de aço; Abrasivos não-metálicos, os quais se sub-dividem
em Minerais que são os materiais retirados da natureza que não sofrem qualquer
processamento, para além do esmagamento e peneiramento com a areia de
sílica, granada, olivina e dolomite; os Sintéticos os quais são materiais
transformados como o óxido de alumínio branco ou cinzento, carboneto de
silício, escórias de cobre, níquel e ferro; e os Orgânicos que são os materiais de
origem vegetal moídos como por exemplo caroços de azeitona, caroços de cereja
ou casca de noz.
25
9.2. Tipos de Jateamento
9.2.1. Decapagem manual
A decapagem manual necessita de um compressor para comprimir o ar, ao
qual se liga uma cuba de decapagem que contém o abrasivo. Da cuba de
decapagem sai a mangueira que está acoplada ao bico de decapagem, este é uma
peça construída em carboneto de tungsténio que direciona o fluxo e velocidade do
jato abrasivo.
Dentro de um pavilhão de pintura, a operação é executada numa cabina com
sistemas de ventilação e tratamento de poeiras e reciclagem de abrasivos. Quando
se pretende executar esta operação numa estrutura ao ar livre ela terá que ser
completamente envolvida em lona ou outro material similar de modo a impedir a
contaminação do ar e dos solos com os resíduos da operação.
9.2.2. Decapagem por centrífuga
Na decapagem centrifuga a propulsão do abrasivo é feito com uma ou várias
turbinas centrifugas que impulsionam o abrasivo contra a superfície a tratar. Este
sistema foi inventado já no século XX pela empresa fundada por Benjamin Chew
Tilghman. Este tipo de decapagem é usado em máquinas automáticas, sobretudo
em linhas de decapagem e pintura automática.
Figura 17: Processo de decapagem por centrifuga.
26
9.2.3. Jato abrasivo húmido
Devido às restrições colocadas pelas autoridades o jateamento abrasivo
húmido foi fortemente limitada, de modo a eliminar o volume de poeiras libertadas
por esta operação. Existem métodos de jateamento que adicionam água ao fluxo de
abrasivo.
Os resultados são em tudo idênticos ao jato abrasivo seco, possuindo, no
entanto alguns inconvenientes. A superfície húmida gera corrosão instantânea assim
que seca, após esse processo é sempre necessário enxaguar com água doce com
um inibidor de corrosão. Este processo obriga à utilização de meios de contenção da
água usada e seu tratamento, de modo a impedir a contaminação do ambiente. E
ele não é adequado em estruturas com formas pronunciadas de modo a evitar a
acumulação de abrasivo e água em zonas de difícil acesso.
9.3. Outras aplicações
O jateamento também é utilizado em moldes para a industria de plásticos
para criar texturas na superfície das peças, acabamento de superfícies de vidro,
criação de desenhos em pedras, inscrições tumulares, limpeza e superfícies com
massas lubrificantes compactas (Usando gelo seco como abrasivo) e em limpeza de
calcário aderido a revestimento de piscinas (Usando contas de vidro como abrasivo).
10. Espelhamento
Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual é dado o acabamento
final da peça por meio de abrasivos, associados a um porta-ferramenta específico
para cada tipo de operação, com o fim de se obter uma superfície especular. O
processo de espelhamento pode ser cilíndrico ou plano, como pode ser visto nas
figuras 18 e 19..
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Figura 18: Espelhamento cilindrico.
Figura 19: Espelhamento plano.
11. Tamboreamento
O tamboreamento é um importante tipo de usinagem por abrasão, uma vez
que, permite a obtenção de superfícies com precisão, dispensam mão de obra
especializada, reduz problemas de poluição eliminando poeira, vapores, efluentes
nocivos, barulho excessivo e utilizam pequenos espaços vale ressaltar que outra
vantagem que não deve ser desprezada nas circunstâncias atuais é que o
tamboreamento necessita de pouca energia. A escolha das máquinas e do
equipamento auxiliar depende das quantidades e das dimensões das peças a serem
tratadas. Para assegurar resultados uniformes a respeito de rugosidade da
superfície e das tolerâncias dimensionais, devem ser seguidos os fatores de
controle.
11.1. Meio de acabamento
Caracterizam-se por escolher as variáveis do processo como o tamanho,
formato, dureza, aspereza e peso específico, geralmente chamado de "Chips", a
28
"Media" podendo ser ou não abrasiva, para que se consigam os diversos efeitos
entre o bruto esmerilhamento até o abrilhantamento por brunimento.
11.1.1. Chips naturais
Podem ser fabricados de materiais como o calcário, quartzo ou chips fundidos
de óxido de alumínio, apresentam formatos irregulares e são classificados por
peneiração em bitolas específicas. Dentre eles os chips de óxido de alumínio têm a
vantagem do peso específico e aspereza maior que os anteriores, e asseguram os
resultados desejados num tempo mais reduzido.
11.1.2. Chips pré-formados cerâmicos
São caracterizados por apresentarem formatos geométricos, normalmente
triangulares ou cilíndricos, sendo conglomerados de grãos de óxido de alumínio ou
carbureto de silício numa liga abrasiva. Material este que têm a vantagem o seu
formato regular pode evitar alojamento em peças complicadas e também podem
atingir os recessos e contornos das peças a serem tratadas.
11.1.3. Chips plásticos
Estes são usualmente fabricados em formato cônico, também contem
abrasivos numa liga de plástico, são leves e muito utilizados para acabamento de
peças frágeis, por exemplo, no processo de rebarbação leve e acabamento de
peças de ferro ou latão estampadas ou de peças de liga de zinco fundida a pressão.
11.1.4. Chips pré-formados de porcelana
O diferencial é não apresentar a inclusão de grãos abrasivos, tem como
principal característica compactar a superfície e como meio de contato,
respectivamente de separação de peças uma da outra.
11.1.5. Meios metálicos
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São aplicados esferas ou pinos de aço inoxidável, ou aço carbono temperado
e polido, para facilitar posterior etapa de usinagem como o brunimento e
abrilhantamento de peças de aço inoxidável, latão ou cobre, também para obtenção
de brilho permanente em pequenas peças de alumínio.
11.1.6. Granulados de sabugo de milho
Por ser de baixo custo e apresentar grande eficiência para secagem é
utilizado também na limpeza e lustro superficial quando o material está impregnado
com pasta de polimento.
11.2. Composto químico
No mercado existem muitas variedades de compostos químicos, podendo ser
em pó, pasta ou líquidos, os quais têm a função de manter limpos os Chips para
conservar o seu poder cortante ou transformá-los de um meio abrasivo em um meio
de polimento cobrindo-lhes com uma camada gelatinosa dependendo sempre da
atividade a ser desempenhada. As demais finalidades dos diversos compostos
químicos são decapagem, neutralização, proteção contra ferrugem ou descoloração
e a obtenção de um alto brilho. Podem também formar espuma quando necessário
amortizar o efeito de batidas durante o processo. Existem, portanto compostos
ácidos, neutros e alcalinos, vale lembrar que alguns contêm abrasivos finos que
podem ser empurrados pelos Chips nos lugares inacessíveis para a "média"
abrasiva, ou usados nos processos de auto-tamboreamento de peças cujo formato
dispensa o uso de Chips. Por exemplo, pinos de aço. Para uso em tambores
rotativos os compostos são normalmente fornecidos em forma de pó. Os compostos
líquidos são indicados para serem utilizados com bombas dosadoras ou de
recirculação para automação do processo.
11.3. Proporções entre meio e as peças
Esta etapa depende do tipo das peças e do acabamento desejado, caso seja
a rebarbação e polimento de peças com Chips abrasivos a proporção usual é de um
volume de peças para três volumes de chips, se for um acabamento que permite a
niquelação ou cromação brilhante de uma peça de liga e zinco a proporção
30
recomendada é de um volume para sete. Peças moles ou com superfícies delicadas
ou retificadas devem ser tratadas com volume maior de "media", para evitar batidas
uma contra as outras.
11.4. Nível da água em tambor rotativo e máquina vibratória
Na maioria dos casos usamos água até cobrir a carga da "média" e peças.
Quando se usam compostos abrasivos, a água deve somente umedecer a carga
para que os grãos abrasivos agreguem-se à mesma, tornando-a mais agressiva. Em
outros casos recomenda-se água acima do nível da carga para reduzir batidas em
peças delicadas. Em máquinas vibratórias a água não deve ser retida na caçamba e
sim recircular ou mantê-la em fluxo mínimo contínuo. Água em demasia atrapalha o
movimento da carga.
12. Limagem
A limagem é um processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de
superfícies quaisquer, com auxílio de ferramentas de movimento contínuo ou
alternado. É um processo de usinagem usado para desbastar diversos tipos de
superfícies planas, côncava se convexas com o auxilio de perfeição na mesma, as
medidas indicadas no desenho.
São ferramentas multicortantes que apresentam dentes, filetes ou ranhuras
efetivando-se a retirada de cavacos por movimentos alternativos e contínuos da
aresta de corte, também consiste em desbastar as peças recortadas de modo
grosseiro, ou seja, peça bruta. Limar é um procedimento comum para desgastar
excessos de material esculpir ou apenas corrigir as superfícies, aperfeiçoando-as
até ficarem com um uma aspecto bem acabado. Para saber como limar deve antes
de mais saber diferenciar os diferentes tipos de limas e saber escolher as limas
adequadas ao trabalho que pretende fazer.
12.1. Limas serrilhadas ou picadas
As serrilhas das limas, como pode ser visto na figura 20, são abertas e a
escopo nas máquinas de serrilhar ou picar limas, o picado tem largura e
profundidade diferentes; as limas grossas ou de desbastar possuem um picado
31
grosseiro, as bastardas um picado médio e as murças um picado fino. Para
diferenciar as limas, basta ver se o picado é simples ou em cruz.
Figura 20: Lima serrilhada ou picada.
12.2. Limas fresadas
Por geometria os dentes das limas de grande rendimento não são picados,
mas sim fresados com ranhuras para quebrar aparas. Os seus dentes, ao contrário
da ação de raspar dos dentes das limas picadas, atuam por corte em virtude do seu
ângulo de ataque positivo ser mais favorável (y = +5º). Essas limas são de custo
mais elevado e podem ser vistas na figura 21.
Figura 21: Limas fresadas.
Para aprender como limar, a primeira indicação é a de manter uma postura
correta e vertical relativamente à bancada de trabalho. O posicionamento do corpo
deve estar alinhado de forma a que sejam possíveis os movimentos apresentados
na figura 22. Apenas assim, será possível utilizar os eixos de rotação do ombro e
cotovelo de forma correta permitindo que o processo de limar tenha a superfície que
se está a limar. Quando se lima uma arresta, a fim de torna a superfície
completamente plana e perpendicular com as superfícies circundantes, é necessária
segurar o lima completamente paralelo à superfície que se quer endireitar e
completamente perpendicular ás superfícies lateral. Vale ressaltar que apesar de
parecerem simples e banais, todos estes procedimentos são extremamente
importantes quando se quer aprender como limar correta e mais fácil de fazer uma
peça perfeita e com extrema qualidade.
32
Figura 22: Limagem.
13. Afiação
O processo mecânico de usinagem por abrasão pode ser definida
sucintamente como a operação de dar forma e perfilar arestas de ferramentas novas
para que sejam usadas e também de restaurar o corte ou o perfil de ferramentas que
sofreram desgaste pelo uso. Pode ser aplicada em ferramentas monocortantes, ou
seja, que possuem uma aresta de corte ou policortantes, que apresentam mais de
duas ferramentas de corte.
Para a afiação das ferramentas monocortantes (torno, plaina) o trabalho pode
ser feito manualmente ou em máquinas, vale ressaltar que o resultado depende
muito da habilidade do operador. Em empresas de grande porte as ferramentas
policortantes são afiadas em máquinas especiais, sendo impossível afiá-las
manualmente, em alguns casos, é necessário afiar ferramentas de corte com três
tipos de operações: desbaste, semi-acabamento e acabamento, utilizando-se
rebolos diferentes em cada operação.
Na operação de afiar caso o objetivo seja apenas reavivar arestas pode-se
fazer apenas uma afiação manual utilizando esmeril ou uma pedra abrasiva. Já se
for preciso afiar fresas por meio de rebolo, é necessário levar em conta que cada
dente da fresa é limitado por duas superfícies ativas: uma de saída e uma de
incidência. O dente da fresa deve se manter numa mesma posição em relação ao
rebolo e durante a afiação, a mesa é acionada pelo operador com movimentos
rápidos de vai e vem, mas o principio é o mesmo para todas as demais afiações.
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14. Referencial Bibliográfico
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