capítulo 11 - estudos de casos

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O material contido neste documento é parte integrante do livro

A METALURGIA DO PÓ: alternativa econômica com menor impacto ambiental

Autor: Grupo Setorial de Metalurgia do Pó

Editora: METALLUM EVENTOS TÉCNICOS E CIENTÍFICOS

I.S.B.N.: 978-85-62404-00-9

Edição: 1ª Ed. / 2009; Idioma: Português; País de Origem: Brasil

Seu conteúdo apresenta 15 estudos de casos de conversão para material sinterizado e poderá ser reproduzido parcialmente ou totalmente, ser utilizado na elaboração de outra obra, ser utilizado em trabalhos acadêmicos ou profissionais, apresentações eletrônicas, web sites ou qualquer outro meio de divulgação ou formato de mídia, desde que a obra original seja referenciada como fonte da informação, assim como o site www.metalurgiadopo.com.br. Os casos apresentados devem ser considerados apenas como referência. As especificações corretas para o desenvolvimento de um novo produto só poderão ser definidas por uma empresa ou profissional capacitado, mediante o estudo da aplicação do componente a ser desenvolvido.

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Grupo Setorial de Metalurgia do Pó

3 A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental

Grupo Setorial de Metalurgia do Pó www.metalurgiadopo.com.br

11 ESTUDOS DE CASOS

Nas páginas a seguir são exemplificados vários casos de conversão de peças

estruturais para o sinterizado. São peças que eram antes fabricadas por outros processos tais como usinagem, fundição, microfusão, forjamento, estampagem, trefilação ou laminação, dentre outros. São apresentadas também as vantagens obtidas em cada uma das conversões.

De forma resumida, os benefícios obtidos nestas conversões foram:

• Melhora no desempenho do produto final

• Maior precisão dimensional

• Melhora da resistência mecânica

• Melhora das propriedades tribológicas

• Propriedades autolubrificantes

• Eliminação de processos poluentes

• Redução de custo

• Redução do ruído

• Redução do número de etapas de fabricação

• Redução do número de componentes na peça

• Redução do lead-time de fabricação

• Redução do peso final

As possibilidades de ganho são infinitas. Dependem da criatividade e proatividade de cada profissional envolvido na fabricação do produto.

Capítulo 11 – Estudos de Casos 4


Caso 1: Anel para freio ABS

Aplicação:

Automobilística - Sistema de freio ABS. Projeto original: Material: aço SAE 1020

Peça fabricada a partir de dois componentes estampados. Processo: estampagem, montagem com rebites, usinagem e cromatização.

Conversão para o sinterizado:

Material: aço sinterizado DIN D35 Processo: Compactação, sinterização, usinagem, rebarbação, ferrox e zincagem.

Comentários:

Vantagens em redução de peso e melhor precisão dimensional, importante na montagem do conjunto.



Caso 2: Anel sincronizador

Aplicação:

Automobilística - Caixa de transmissão. Projeto original:

Material: latão Processo: forjado e usinado (2 operações).


Material: aço sinterizado MPIF FN-0208-35 Processo: compactação, pré-sinterização, recompactação, sinterização, usinagem (1 operação) e carbonitretação.

Comentários:

Vantagem no aumento da resistência mecânica do componente.



Caso 3: Tampa da polia

Aplicação:

Automobilística - Tampa da polia do alternador Projeto original:

Material: aço SAE 1020. Peça fabricada a partir de dois componentes usinados. Processo: porca – usinagem (2 operações), recartilhagem.

corpo – usinagem (5 operações), montagem da porca por interferência. Conversão para o sinterizado:

Material: aço sinterizado MPIF F-0005-20 Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação) e ferrox.

Comentários:

O componente foi reprojetado para adaptação ao sinterizado. Originalmente feito em duas peças e com várias operações de usinagem, em

sinterizado é feito em uma só peça com ganho da operação de montagem e da qualidade do conjunto.



Caso 4: Arruela suporte

Aplicação:

Automobilística – Amortecedor de suspensão. Projeto original:

Material: aço ABNT 12L14 Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra.


Material: aço sinterizado MPIF F-0005-15 Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação), ferrox.

Comentários:

Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem antes da montagem da peça.



Caso 5: Porca da haste

Aplicação:

Automobilística – Amortecedor de suspensão. Projeto original:

Material: aço ABNT 12L14 Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra sextavada.


Material: aço sinterizado MPIF F-0005-15 Processo: compactação, sinterização, calibração, rosqueamento e ferrox.

Comentários:

Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem antes da montagem da peça.



Caso 6: Engrenagem

Aplicação:

Automobilística - Engrenagem Projeto original:

- Chapa estampada: Estampado, cromatizado. - Aço trefilado: Trefilado, usinado, cementado e tratado térmicamente. As duas peças são montadas por interferência.


Aço sinterizado MPIF FC-0205-35 Compactado e sinterizado.

Comentários:

A peça original passava por várias etapas de fabricação. 1- Material trefilado: Barras de 3 metros de comprimento com o formato dos

dentes da engrenagem. A barra era colocada em torno automático que usinavam o furo central e o rebaixo necessário para a montagem na peça estampada. Posteriormente passava por uma etapa de cementação e tratamento térmico.

2- Material estampado: Executado pelo cliente em prensas de estamparia e enviado para zincagem.

As peças eram posteriormente montadas em uma prensa. O resultado era uma peça com baixa precisão dimensional que encurtava a vida do produto final. A montagem entre as peças apresentava falhas, não suportando o torque exigido para aplicação.

A peça sinterizada é um monocomponente cujo material possui 0,5% de carbono. Mesmo sem o tratamento térmico a peça dobrou a vida útil do produto final.



Caso 7: Pino Guia

Aplicação:

Automobilística – Caixa de mudança (Câmbio) Projeto original:

Perfil de Aço Laminado, conformado, usinado e tratado termicamente.


Compactado e sinterizado com tratamento térmico simultâneo (sinterhardening). Comentários:

02 etapas de processo reduzidas na conversão do material original para o sinterizado.



Caso 8: Núcleo magnético

Aplicação:

Automobilística - Solenóide de motor de partida Projeto original:

Aço Conformado a frio e usinado.


MPIF-FY4500, compactado e sinterizado. Comentários:

Material original era fabricado em 05 etapas: corte da barra de aço em forma de bolacha, recobrimento com estearato, conformação a frio do cubo, recozimento completo, estampagem dos rasgos, acabamento por usinagem do diâmetro do cubo e do diâmetro central, e recozimento final para recristalizar a microestrutura e recuperar as propriedades magnéticas. Material sinterizado reduziu o processo para 02 etapas.



Caso 9: Blank de Rotor

Aplicação:

Automobilística - Bomba de direção hidráulica. Projeto original:

Aço Torneado, brochado, tratado termicamente, serrado/retificado (10 canais), e

retificado nas faces. Conversão para o sinterizado:

MPIF-FLC4608, compactado, sinterizado e simultaneamente tratado termicamente (sinterhardening), e retificado. Comentários:

Fluxo de processo reduzido de 06 etapas para 03 etapas, além do fato de todos os rasgos e o entalhado serem gerados simultaneamente na etapa de compactação do sinterizado.



Caso 10: Flange

Aplicação:

Ferramenta elétrica – Serra mármore Projeto original:

Aço Torneado, furado, rosqueado e galvanizado.


Compactado, sinterizado, e ferroxidado. Comentários:

Projeto da peça foi completamente modificado resultando na eliminação do rosqueado central e furos satélites, e mudando-se o sistema de fixação no conjunto. Isto resultou em forte redução de custo.



Caso 11: Borrifador de Óleo

Aplicação:

Automobilística – Motor diesel, refrigeração de pistão Projeto original:

Aço Corpo fabricado com perfil cortado, usinado, furado.


MPIF-FC0208, corpo moldado, sinterizado e ferroxidado. Comentários:

Foram eliminadas 03 operações de usinagem do corpo. Demais operações (montagem do tubo e brazagem) foram mantidas.



Caso 12: Capa de Mancal

Aplicação:

Automobilística - Capa de mancal de eixo de comando, motor diesel.

Projeto original: Ferro fundido Usinado, cortado, furado, colocado buchas de localização.

Conversão para o sinterizado: MPIF-FC0208 compactado, sinterizado e dividido por fratura.

Comentários:

O sinterizado já é compactado com os furos de montagem. Passa depois por uma etapa de fratura que acaba por dispensar o uso de buchas localizadoras e torna-se um poka-yoke de montagem.

Esta peça ganhou um premio de design da MPIF em 2006.



Caso 13: Garfo de engate de 3a/4a velocidades

Aplicação:

Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio). Projeto original:

Ferro fundido. Usinado, tratado termicamente e polímero injetado nas sapatas.


Aço sinterizado DIN 30910 Sint D39 Compactado, sinterizado, calibrado, usinado, tratado termicamente e polímero

montado nas sapatas. Comentários:

Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas.



Caso 14: Garfo de engate de reverso

Aplicação:

Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio). Projeto original:

Ferro fundido. Usinado.


Aço sinterizado DIN 30910 Sint D39 Compactado, sinterizado, calibrado, usinado.

Comentários:

Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas.



Caso 15: Polia de eixo comando

Aplicação:

Automobilística – Motor diesel. Projeto original:

Polia em aço estampado e repuxado. Cubo em aço estampado. Montagem com parafusos.


Aço sinterizado DIN 30910 Sint D10 Compactado, sinterizado, calibrado, usinado.

Comentários:

Redução de custo em função da unificação em uma única peça, eliminando componentes e operação de montagem. Maior precisão dimensional e acabamento superficial, com melhoria do desempenho e aumento da vida.



Grupo Setorial de Metalurgia do Pó

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