ensaios sc 2005

MEC NICA APLICADA

Alcantaro Corra Presidente da FIESC

Srgio Roberto Arruda

Diretor Regional do SENAI/SC

Antnio Jos Carradore

Diretor de Educao e Tecnologia do SENAI/SC

Marco Antnio Dociatti

Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC

FIESC

SENAI

Federao das Indstrias do Estado de Santa Catarina

Servio Nacional de Aprendizagem Industrial

Departamento Regional de Santa Catarina

Florianpolis 2004

No pode ser reproduzido, por qualquer meio, sem autorizao por escrito do SENAI DR/SC.

Equipe Tcnica:

Organizadores: Renato Antonio Schramm Adagir Saggin

Coordenao: Adriano Fernandes Cardoso Osvair Almeida Matos Roberto Rodrigues de Menezes Junior

Produo Grfica: Csar Augusto Lopes Jnior

Capa: Csar Augusto Lopes Jnior

Solicitao de Apostilas: [email protected]

S474m

SENAI. SC. Mecnica Aplicada. Florianpolis: SENAI/SC, 2004. 49 p.

1. Mecnica. 2. Ensaios dos Materiais. 3. Tratamentos Trmicos. 4. Lubrificao. I. Ttulo.

CDU : 621 Servio Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de Santa Catarina www.sc.senai.br

Rodovia Admar Gonzaga, 2765 Itacorubi. CEP 88034-001 - Florianpolis - SC Fone: (048) 231-4290 Fax: (048) 234-5222

SUMRIO

1 Materiais para a Construo Mecnica ....................................................................... 6

1.1 Metais ................................................................................................................... 7 1.2 Aos especiais ou aos-ligas................................................................................ 8 1.3 Ferro Fundido ....................................................................................................... 9 1.4 Fases de obteno dos aos e ferros fundidos .................................................. 10 1.5 Materiais Metlicos No Ferrosos ...................................................................... 10 1.6 Metalurgia do P Sinterizado ou Sinterizao .................................................... 13 1.7 Materiais Plsticos .............................................................................................. 14 1.8 Tipos de ligas metlicas ..................................................................................... 15

2 Ensaios Mecnicos dos Materiais ............................................................................. 16 2.1 Normalizao dos ensaios.................................................................................. 16 2.2 Ensaio Simples de Oficina .................................................................................. 16 2.3 Ensaios Destrutivos ............................................................................................ 17 2.4 Construo do diagrama de tenso-deformao. .............................................. 17 2.5 Ensaios de Impacto ............................................................................................ 18 2.6 Ensaios No-destrutivos ..................................................................................... 19 2.7 Ensaios com Lquidos Penetrantes .................................................................... 20 2.8 Ensaio Magntico ............................................................................................... 21 2.9 Ensaios de Ultra-som ......................................................................................... 21

3 Tratamentos Trmicos............................................................................................... 23 3.1 Estrutura Cristalina dos Metais ........................................................................... 23 3.2 Tipos de Estruturas Cristalinas ........................................................................... 23 3.3 Formao da Estrutura na Solidificao ............................................................. 24 3.4 Propriedades dos materiais ................................................................................ 25 3.5 Tipos de tratamentos trmicos ........................................................................... 26 3.6 Fatores que Influenciam nos Tratamentos Trmicos.......................................... 26 3.7 Tipos de tratamentos termofsicos...................................................................... 27 3.8 Tratamentos Termoqumicos .............................................................................. 29

4 Lubrificantes e Sistemas de Lubrificao .................................................................. 32 4.1 Lubrificantes ....................................................................................................... 32 4.2 Tipos de lubrificantes .......................................................................................... 32 4.3 Graxas ................................................................................................................ 33 4.4 Sistemas de lubrificao e Mtodos de lubrificao ........................................... 33 4.5 Lubrificao intermitente ou restritas .................................................................. 34 4.6 Mtodo do reservatrio de leo .......................................................................... 34 4.7 Sistemas de circulao de leo .......................................................................... 35 4.8 Sistema Circulatrio de Presso ........................................................................ 36

5 Processos de Fabricao .......................................................................................... 37 5.1 Classificao dos Processos de Fabricao ...................................................... 37 5.2 Transformao ou Conformao ........................................................................ 37 5.3 Processos manuais de usinagem de metais ...................................................... 38 5.4 Processo de fabricao com mquinas .............................................................. 39

6 Elementos de Mquinas ............................................................................................ 46 6.1 Tipos de elementos de fixao ........................................................................... 46

7 Referncias Bibliogrficas ......................................................................................... 49 5

Para comear o estudo sobre materiais para a indstria mecnica, no h dvida que devemos comear pelo tomo, que a menor partcula de matria. Mas, como todos j conhecem o tomo e tambm que um conjunto de tomos ligados formam a molcula, vamos adiante.

O que estrutura cristalina? Estrutura cristalina uma organizao dos tomos em forma de rede em trs dimenses e que se repete em todo o material. A forma geomtrica pode ser cubica de corpo centrado, cbica de face centrada e hexagonal compacta.

Os materiais so classificados em materiais metlicos e no metlicos, dentro dos metlicos temos os ferrosos e no-ferrosos e, dentro dos no metlicos temos os naturais e os sintticos.

As propriedades dos materiais esta diretamente relacionada com a natureza da liga- o entre os tomos que constitui o material. As propriedades podem ser: Dureza, impermeabilidade, elasticidade, condutibilidade de calor ou eletricidade, fragilidade entre outras.

As propriedades podem ser:

Fsicas: O grupo das propriedades fsicas determinam o comportamento do material em todas as circunstncias do processo de fabricao e de aplicao, onde temos as propriedades mecnicas, trmicas e eltricas.

As propriedades mecnicas so: Trao, compresso, elasticidade, plasticidade, ma- leabilidade ou ductilidade, dureza, fragilidade e densidade.

As propriedades trmicas so: Ponto de fuso, ponto de ebulio, dilatao trmica e condutibilidade trmica.

As propriedades eltricas so: A condutibilidade eltrica e a resistividade.

Qumicas: As propriedades qumicas se manifestam quando o material entra em contato com outros materiais ou com o ambiente, apresentando ou no resistncia corroso, aos cidos e s solues salinas.

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Os metais so materiais com estrutura cristalina, compostos pr elementos qumicos eletropositivos e que tem como propriedades a dureza, a resistncia mecnica, a plasticidade e a condutibilidade trmica e eltrica. Para que um metal seja considerado ferroso, necessrio que ele constitua uma liga de ferro com carbono e podem aparecer mais outros elementos como: Silcio, mangans, fsforo e enxofre.

Os materiais ferrosos mais importantes so:

Ao-liga de Fe e C com C < 2% - material tenaz, de excelentes propriedades, de fcil trabalho, podendo tambm ser forjvel.

Ferro fundido - liga de Fe e C com 2 < C < 5% - material amplamente empregado na construo mecnica, e que, mesmo no possuindo a resistncia do ao, pode substi- tu-lo em diversas aplicaes, muitas vezes com grande vantagem.

Com esses materiais so fceis de serem trabalhados, com eles e construda a maior parte de mquinas, ferramentas, estruturas, bem como instalaes que necessitam materiais de grande resistncia.

Aos: So os ferrosos que possuem um teor de carbono 0,05% a 2,0%, tem peso es- pecfico de 7.8 Kg/dm e funde-se a temperatura de 1350 a 1400C, estes materiais so os mais utilizados na construo de mquinas e ferramentas, devido as suas propriedades mecnicas serem muito convenientes. Os aos so fabricados a partir do ferro gusa.

Algumas caractersticas dos aos:

Pode ser forjado ou maleado. Pode ser laminado ( chapas ou perfis ). Pode ser trefilado ( estirado em fios ). Pode ser usinado ( trabalhado por ferramentas de corte ). Pode ser soldado. Pode ser dobrado. Pode ser curvado. Pode ser tracionado, pois apresenta grande resistncia ruptura.

Os aos, que tm maior quantidade de carbono acima de 0,4%, podem ser endureci- dos para aplicaes especiais, por um processo de aquecimento e resfriamento rpido chamado tmpera. Os que tm pequena quantidade de carbono, no podem ser temperados, estes aos so conhecidos vulgarmente pr ferro ou ao doce. Pelo esmerilhamento possvel verificar se o ao de baixo ou alto teor de carbono. Quando es- merilhado um ao de pouco carbono, ele apresenta fagulhas longas e quando esmeri- lhado um ao de alto teor de carbono, ele apresenta fagulhas em forma de estrela.

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Classificao dos aos H duas grandes classes: Os aos ao carbono e os aos especiais ou aos-ligas

Aos ao carbono: So os ao que possuem, basicamente, ferro mais carbono, po-

rm aparecem pequenas porcentagens de Mangans, Silcio, Fsforo e Enxofre. Ferro o elemento bsico da liga. Carbono: depois do ferro o elemento mais importante. Devido a influencia do car-

bono na liga, ele conhecido como o elemento determinante do tipo de ao, pois ele influncia na resistncia mais que qualquer outro elemento.

Mangans: em baixo teor no ao doce, torna-o mais dctil e malevel. Nos aos ricos em carbono a presena do mangans endurece e aumenta a resistncia.

Silcio: faz com que o ao se torne mais duro e tenaz, evitando porosidade e vazios na massa do ao, portanto funciona como elemento purificador.

Fsforo: um elemento prejudicial, pois teores elevados tornam o ao quebradio e frgil, portanto devemos elimin-lo ao mnimo possvel.

Enxofre: um elemento prejudicial tornando-o granuloso e spero, devido aos gases que produz na massa metlica, enfraquecendo a resistncia dos aos.

Classificao dos aos ao carbono e suas aplicaes, conforme descries abaixo, mais tabelas e folhas anexas no final do mdulo.

So aos carbono com o acrscimo de certos elementos como: Mangans, Nquel, Cromo, Tungstnio, Cobalto, Molibdnio, Vandio, Alumnio, etc. Esta dosagem de elementos tem como finalidade melhorar as caractersticas dos aos de acordo com o tipo de aplicao.

Mangans quando adicionado em quantidade convenientes 7 a 15%, aumenta a

resistncia do ao ao desgaste e aos choques. Utilizado para na fabricao de agu- lhas, mandbulas de britadores, marteletes e eixos de veculos em geral.

Nquel aumenta a resistncia e a tenacidade do mesmo, eleva o limite de elasticidade, d boa ductibilidade e resistncia a corroso. Com teor de 1 a 15% de Ni, so temperveis e possui boa resistncia a trao e so duros. Com teores de 15 a 40%, so os aos inoxidveis. Utilizados para resistncias eltricas, vlvulas de motores, cutelaria, instrumentos de medio.

Cromo possui caractersticas semelhantes ao ao-nquel, menos resistncia aos choques. Utilizados para fabricao de esferas e rolos de rolamentos, projteis.

Tungstnio adicionado aos aos com outros elementos para aumentar a resistncia ao calor, a dureza ou abraso, a ruptura e o limite de elasticidade. Utilizado para ferramentas de corte para altas velocidades, matrizes e fabricao de ms.

Cobalto associado ao tungstnio aumenta a resistncia ao calor e favorece as propriedades de magnetizao. Utilizado para fabricao de ms permanentes, chapas de induzidos, no comum usar ao-cobalto simples.

Molibdnio e o Vandio caractersticas semelhantes ao tungstnio quando ligados ao ao, mas normalmente esto associados a mais elementos.

Alumnio desoxida o ao, facilitando com isso o processo de tratamento termoqumico chamado Nitretao.

Tungstnio, Vandio, Molibdnio e Cromo associados resultam no conhecido ao rpido. Que possui excepcional dureza, resistncia ao corte e ao calor. Os aos rpidos so utilizados para ferramentas de corte de todos os tipos, cilindros de la- minadores, matrizes, fieiras e punes.

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!"##"$%%Os ferros fundidos so irmos dos aos, pois so ligas de Ferro e Carbono, com teores entre 2 a 4,5% de Carbono, com isso o que vai acontecer? Sero mais duros que os aos. Os ferros fundidos possuem outro elemento na liga, que o silcio em teores de 1 a 3%, que facilita a formao de grafite na estrutura.

Caractersticas dos ferros fundidos:

So frgeis No podem ser dobrados ou curvados No podem sem estirados No podem sem laminados. So resistentes a compresso e amortecem vibraes.

Classificao dos ferros fundidos

Ferro fundido cinzento: O ferro fundido cinzento contm na sua estrutura teores de

Carbono entre 3,5 a 4,5%, na estrutura o carbono se apresenta sob a forma de grafita, em flocos ou lminas, que da uma cor acinzentada. Os teores de silcio so mais elevados nos ferros fundidos cinzentos para facilitar a formao da grafita. Es- tes apresentam boa usinabilidade e grande capacidade de absorver vibraes, devido a estas caractersticas so utilizados em grande escala nas indstrias automo- bilsticas, nos equipamentos agrcolas, nos barramentos para mquinas industriais, blocos e cabeotes de motores.

Ferro fundido branco: O ferro fundido branco formado no processo de solidifica- o, quando no ocorre a formao de grafita, portanto todo o carbono fica em forma de cementita (carbonetos de ferro) os teores de carbono de 1,8 a 2,8%. Para que isso acontea, os teores de carbono como de silcio so baixo que nos FF. No ferro fundido branco ligado com cromo, molibdnio e vandio, a estabilizao dos carbonetos maior, aumentando a dureza. Este ferro fundido de dureza elevada, portanto frgeis, mas possuem grande resistncia abraso e a compresso. So utilizados em maquinas agrcolas, minerao, rodas de vages e revestimento de moinhos.

Ferro fundido malevel: Este tipo de ferro fundido produzido a partir do ferro fundido branco submetido a um tratamento trmico prolongado, dependendo do tipo de tratamento ele pode apresentar ncleo preto, quando com atmosfera neutra, ou n- cleo branco com atmosfera oxidante. So utilizados para cubos de rodas, bielas, conexes, caixas de direo, corpos de mancais, flanges para tubos de escapa- mento.

Ferro fundido nodular: Este tipo de fero fundido chamado Nodular, devido a sua estrutura se apresentar com grafita em forma de esfera ( ndulos ). obtido com a adio de magnsio, na massa metlica ainda lquida, mais o auxilio de tratamentos trmicos. Suas principais propriedades so: ductibilidade, tenacidade, usinabilidade e resistncia mecnica a corroso. Utilizados para caixas de diferencial, virabre- quim, caixas satlites de automveis e caminhes.

Observao: Os produtos de ferro fundido, de ao e outros materiais, seguem normas da ABNT, nos catlogos eles devem apresentar especificaes e designaes do material conforme as normas. Alm disto temos os perfis, formas comerciais normalizadas. Consultar folhas anexadas no final

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&"%'$(%)##)$%%Os aos so obtidos a partir dos minrios de ferro que so a combinao de elementos que formam sulfetos, xidos, hidratos e ou carbonatos. No Brasil ns temos em grande escala o minrio Hematita (xido frrico), este minrio possui na composio 45 a 70% de ferro. Existem outros minrios como Magnetita e Limonita (xidos) e a Siderita (carbonato).

O minrio de ferro derretido, juntamente com um fundente (pedras calcreas) em fornos apropriados (alto-forno), e usando o coque ou carvo vegetal como combustvel. Obtm-se desta forma gs de iluminao, escria e o ferro-gusa. Ferro-gusa que um material duro e quebradio, obtemos peas brutas ou lingotes, matria prima para a produo do ao e do ferro fundido.

Os aos so produzidos pr fornos conversores Bessemer, Thomas, conversor LD, onde o tipo de carga o gusa lquido para aproveitamento de sucata utiliza-se fornos eltricos ou de induo. Os aos, aps ter passado pelo forno passam por processo de laminao, ou trefilao ou at mesmo estruso, onde obtm as formas comerciais que ns conhecemos.

Os Ferros fundidos um material metlico refinado em fornos prprios, chamados de fornos Cubil. Onde a carga o ferro-gusa, ou seja o ferro fundido um material de segunda fuso.

*#+("##So todos os demais materiais metlicos empregados na construo mecnica. Pos- suem empregos os mais diversos, pois podem substituir os materiais ferrosos em v- rias aplicaes e nem sempre podem ser substitudos pelos ferrosos.

Esses materiais so geralmente utilizados isoladamente ou em forma de ligas metlicas, algumas delas amplamente utilizadas na construo de mquinas e equipamentos.

Podemos dividir os no-ferrosos em dois tipos em funo da densidade:

Metais pesados (p > 5kg/dm) cobre, estanho, zinco, chumbo, platina, etc. Metais leves (p < 5kg/dm) alumnio, magnsio, titnio, etc. Normalmente,

os no-ferrosos so materiais caros, logo no devemos utiliz-los em componentes que possam ser substitudos por materiais ferrosos.

Esses materiais so amplamente utilizados em peas sujeitas a oxidao, dada a sua resistncia, sendo muito utilizados em tratamentos galvnicos superficiais de materiais. So tambm bastante utilizados em componentes eltricos.

Nos ltimos anos, a importncia dos metais leves e suas ligas tm aumentado consideravelmente, principalmente na construo de veculos, nas construes aeronuti- cas e navais, bem como na mecnica de preciso, pois tm-se conseguido ligas metlicas de alta resistncia e de menor peso e, com isto, tende-se a trocar o ao e o ferro fundido por esses metais.

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Alumnio O alumnio, depois dos metais ferrosos o metal mais utilizado. O alumnio obtido inicialmente do minrio chamado de bauxita (forma argilosa), que passa por um processo de triturao e mistura com soda custica e submetido a alta temperatura e presso, formando a alumina. Da alumina com o processo de eletrlise obtm-se o alumnio. O alumnio um material que possui uma densidade de 2,7 kg/ dm e ponto de fuso 660C.

A versatilidade do alumnio grande, devido as suas caractersticas como:

Fcil de ser moldado; Permite todo tipo de processo de fabricao (laminao, trefilao, usina-

gem, fundio); Resistente s condies ambientais (corroso); Ser um metal leve; Bom condutor trmico e eltrico.

Quando ligado a outros elementos e mais o processo de fabricao melhoram em mui- to sua resistncia mecnica, temos em certos tipos de ligas de alumnio maior resistncia do que certos aos.

Principais ligas de alumnio e suas aplicaes:

Alumnio puro: utilizado para embalagens (latas), condutores eltricos, folhas muito

finas; Alumnio/cobre: utilizado para rodas de caminho, asas de avio, cabeote de mo-

tores, pistes, etc; Alumnio/mangans: utilizado nas esquadrias para construo civil e recipientes

para a indstria qumica; Alumnio/silcio: utilizado para peas fundidas; Alumnio/estanho: utilizado para capas de mancal, bielas; Alumnio/zinco/magnsio: utilizado para brassagem.

As ligas de alumnio so normalizadas em ligas para a conformao e ligas para fundi- o.

Cobre

O cobre um metal no-ferroso e no magntico, funde-se a 1080C, possui peso especifico de 8,9 kg/ dm. Perde em condutncia trmica e eltrica somente pela pra- ta.

A obteno do cobre, tambm esta baseada na explorao de minrios ricos em cobre como a Calcoperita (Cu2S. Fe2S3) e a Calcosita (Cu2S). O processo passa por rea- es qumicas e composta por vaias etapas:

Triturao e moagem; Flotao ou concentrao; Decantao e filtragem; Obteno do mate; Obteno do cobre blster; Refino.

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O cobre utilizado em componentes eletrnico, em motores e geradores eltricos, em sistemas de refrigerao e em alambiques. Por ser um material relativamente escasso em muitas aplicaes esta sendo substitudo pelo alumnio.

Dentro da construo mecnica o cobre normalmente utilizado ligado ao zinco e ao estanho, respectivamente as ligas to conhecidas lato e bronze.

Bronze uma liga de cobre, usualmente com 12% de estanho, mas existem bron-

zes ligados para melhorar suas propriedades de acordo com a aplicao.

Bronze ao Silcio com alta resistncia a ruptura e alta tenacidade utilizadas para tubos de trocadores de calor, parafusos e indstria naval.

Bronze ao Berilo, com alta dureza e alta resistncia fadiga, utilizado em maquinas de soldagem e ferramentas eltricas por ser antifaiscante.

Bronze de Alumnio possui alta resistncia mecnica, ao calor e a corroso, utilizado em autoclaves, condensadores, hlice de barcos, embuchamentos, engrenagens e ferramentas para a conformao de plsticos.

Lato uma liga de cobre e zinco na faixa de 5 a 45%. O lato varia de cor de a-

cordo com a quantidade de zinco na liga. O lato possui caractersticas como: Boa resistncia mecnica, ductibilidade, excelente resistncia a corroso. Esta liga pode ser fundida, forjada laminada estirada, usinada e soldada.

Os lates tambm podem estar ligados a certos elementos para melhorar suas propriedades:

Lato ao chumbo, apresenta tima usinabilidade e usado para fabricao de pe-

as por estampagem a quente que necessita de posterior acabamento. Lato ao estanho: alta resistncia corroso em atmosferas marinhas, portanto

utilizados para a fabricao de barcos. Lato ao nquel, usado no lugar do bronze para fabricao de molas e casquilhos

de mancais. O constantan utilizado para a fabricao de resistores e termopares, uma liga de cobre com nquel em teores de 35 a 57%.

Observao: Existem mais materiais metlicos, mas s que aplicao deles no representativa em quantidade, esses materiais so: o nquel e suas ligas; o chumbo; o titnio e suas ligas.

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,# %-$#.%$#.(A metalurgia do p sinterizado consiste em transformar ps de metais, como xidos metlicos, bicarbonetos ou mesmo substncias no metlicas em peas com resistncia adequada para a finalidade a que se destina, sem ocorrer fuso, empregando-se presso e calor.

Diversos ps metlicos

Misturador

Prensa para formar placas

Forno p/ sinterizao

Pea sinterizada

Figura 1 Sinterizao

Fabricao dos ps: Para obter os ps-metlicos existem vrios processos, os mais comuns consistem em se injetar ar comprimido ou gua sobre o metal liquido.

Compactao dos ps: uma operao bsica do processo de sintetizao. O p colocado em matrizes para dar forma e a presso de compactao de acordo com as caractersticas desejadas e o tipo de material.

Sinterizao: Consiste no aquecimento das peas comprimidas a temperaturas es- pecficas. A temperatura de sinterizao de uma nica substncia de 60% a 80% da temperatura de fuso da substncia, em casos da sinterizao de vrias substncias a temperatura ligeiramente superior a temperatura de fuso da, substncia de menor ponto de fuso.

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Aplicaes dos materiais sinterizados

Filtros Material sinterizado com grande nmero de poros. Ex; Bronze sinterizado ( SINT A50 ). So utilizados em filtros de gases e lquidos, buchas sinterizadas podem absorver at 25% de seu prprio volume de leo, que ao serem aquecidas sa- em dos poros lubrificando a superfcie de contato.

Escovas coletoras O emprego de sinterizados de cobre com grafite na fabricao de escovas coletoras oferecem vantagens sobre o grafite j que possui maior condutibilidade eltrica.

Peas de preciso Os materiais sinterizados ainda podem ser utilizados na confeco de engrenagens e peas de formas complexas de automveis e de eletro- domsticos.

Ferramentas de metal duro Ferramentas de corte, matrizes para a compactao e componentes de instrumentos de preciso. O metal duro um composto de carbonetos de tungstnio, de tntalo, de molibdnio, de titnio e mais o cobalto que atua como elemento aglomerante.

Ferramentas de Cermicas Os materiais cermicos, tais como: xidos de alumnio (Al203) e xidos de silcio (SiO2) Unidos com metais como cobalto, cromo e ferro so sinterizados para produzir ferramentas de corte (chamadas de pastilhas cermicas).

Observao: As ferramentas sinterizadas de metal duro possui excelente rendimento na usinagem com alta velocidade de corte, comparado com os aos rpidos.

/#+Os materiais plsticos so compostos de resinas naturais e ou sintticas, que atravs de calor e presso podem fluir e tomar forma determinada, originando um produto de utilidade. Os plsticos tem como caracterstica principal de serem de natureza orgni- ca, tem como elemento fundamental na composio o carbono, juntos com Hidrog- nio, Oxignio e o Nitrognio.

A Baquelite, foi o primeiro plstico sinttico inventado, atravs da sintetizao da resina fenol-formaldedo, o autor da descoberta o belga Leo Hendrik em 1870, mas a industrializao com sucesso ocorre a partir de 1909. So classificados em dois grupos:

Termoplsticos so materiais que amolecem ao serem aquecidos, podendo ento

serem moldados. No h alterao na sua estrutura qumica, tanto que podem ser reaproveitados.

Termoestvel ou termofixo so materiais que amolecem ao serem aquecidos, podendo ento serem moldados. Nestes h alterao na sua estrutura qumica aps o aquecimento, portanto so irreversveis.

Componente dos materiais plsticos

Resina: pode ser natural ou sinttica, o componente bsico e o que d as princi-

pais caractersticas, o nome e a classificao do material plstico. Massa ou carga: um material inerte, fibroso, destinados a reduzir o custo de fabri-

cao e melhorar certas caractersticas. Materiais utilizados para carga: p de ma- deira, p de pedra, grafite, celulose, mica, papel, asfalto e outros.

Plastificantes: So lquidos que fervem a temperatura entre 94 C e 205 C. Sua funo de melhorar ou facilitar o fluxo.

Lubrificantes: So utilizados leo de lnhaa, leo de rcino, parafina, grafita, leo mineral, etc.. Possuem a funo de facilitar a desmoldagem dos produtos.

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Propriedades principais, comuns maioria dos plsticos:

Baixa densidade; Baixa condutibilidade eltrica e trmica; Resistncia mecnica aceitvel, porm menor que os metais; Boa apresentao; Facilidade de moldagem; Resistente a deteriorao pela umidade.

Processo de fabricao de produtos plsticos acabados So vrias as tcnicas utilizadas, aqui citaremos algumas:

Moldagem pr injeo a quente; Moldagem pr extrao; Moldagem a ar comprimido ou sopro; Moldagem a vcuo.

Observao: Dentro da classe dos materiais no metlicos, temos ainda as cermicas e as borrachas, que atualmente, esto tomando o espao de materiais convencionais.

0% 1+Solues slidas ou cristais mistos

A mistura de dois ou mais metais metais que formam uma rede cristalina conjunta durante o processo de solidificao. Exemplos: Cu - Ni , Cu - Au. O cristal misto possui tomos dos elementos A e B, pois so solveis entre si no estado lquido e no estado slido.

Mistura de cristais

Mistura de dois ou mais metais que formam cada um a sua rede cristalina prpria, independente dos outros. Neste caso temos, cristais puro de um elemento e cristais de uma soluo destes elementos, a solidificao destes cristais no ocorrem na mesma temperatura. A solidificao ocorre com mesma temperatura para os elementos somente no ponto euttico. Exemplos: Cd - Zn , Al - Si , Pb - Sn.

Combinao intermetlicas

Combinao qumica entre dois ou mais metais ou um metal e um no-metal. Temos rede cristalina complexa e as caractersticas desta combinao so de alta dureza e fragilidade. Exemplos: Fe3C, Ca - Mg, Cu - Mg.

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As principiais finalidades dos ensaios mecnicos so para determinar as propriedades mecnicas dos materiais como: resistncia mecnica (esttica e dinmica), elasticidade, plasticidade, fragilidade, ductibilidade. Com os ensaios podemos Ter informaes rotineiras da qualidade do material, nos auxilia tambm na melhoria e no desenvolvimento de novos produtos.

Os ensaios podem ser classificados em:

Ensaios simples de oficina; Ensaios destrutivos; Ensaios no-destrutivos.

#1.(%$Evidentemente, os ensaios no traduzem valores absolutos e imutveis. Os ensaios podem ser feitos na prpria pea ou em um corpo de prova, entretanto os valores obtidos sempre vo refletir uma situao particular. Pr este motivo que se adota um fator de segurana, para garantir que as peas suportem os esforos que sero submetidos.

Para se fazer um ensaio normalizado, precisamos definir um mtodo para executar o ensaio, um mtodo para a confeco do corpo de prova e dimenses padronizadas.

As vantagens dos ensaios normalizados so:

Permite a comparao dos resultados com outros laboratrios; Melhora o entendimento entre os tcnicos; Torna a qualidade do produto mais uniforme; Diminui custos unitrios, entre outras.

$1%)$Pr meio deste tipo de ensaio no se obtm valores precisos, servem para determinar algumas caractersticas especificas do material, conforme sua subclassificao:

Ensaio Visual Serve para distinguir tipos de materiais em funo da cor como:

Alumnio cobre, ao, bronze, lato, ferro fundido, etc. Em funo das anomalias: A qualidade do acabamento superficial, fissuras, porosidade, etc.

Ensaio com Lima Verificar a dureza pr meio do corte, os moles so facilmente limados, enquanto os duros so difceis e at mesmo no-limveis.

Ensaios pr Som Para verificar trincas em peas fundidas, rebolos, etc. Podemos tambm definir o ao do ferro fundido, ao apresenta so alto e o FF, apresenta som baixo.

Ensaio pr Dobramento Verificar o numero de dobramentos que o material supor- ta antes de quebrar. Com este mtodo podemos testar a resistncia a tenacidade e a capacidade de deformao do material.

Ensaios pr Centelhamento ou Esmerilhamento Para um ao de baixo teor de carbono 0,1%, apresentam centelhas praticamente sem bifurcao, enquanto com teores de carbono na faixa de 0,45% a 0,5% apresenta um maior nmero de bifur- caes. Um ao ligado com mangans caracteriza-se pelo centelhamento darem a volta em quase todo o rebolo.

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Ao com 0,1% de carbono

Ao com 0,45 a 0,5%

de carbono

Ao ao mangans

mdio carbono

Figura 2 Ensaio por esmerilhamento

!$2#3

Ensaios de trao Este ensaio consiste em submeter um corpo de prova a um esforo de trao na direo axial at a ruptura. A ruptura ocorrer aps alongamento, quantidade de alongamento depende do tipo de material, os dcteis apresentam alongamento maior que os frgeis (alongamento reduzido).

&$#(%% #1%$(%)#1(Coloca-se na ordenada a tenso () N/mm2 e na abscissa a deformao ( ) dado em %.

Clculo da Tenso: = F [ N/mm2 ] A

Onde: = Tenso; F = Fora; A = rea.

L Clculo da Deformao: = 100 [ % ]

L Onde:

= Deformao; L = Variao do comprimento; L = Comprimento inicial.

Para facilitar o estudo do diagrama ser dividido em duas partes:

Regime elstico; Regime plstico.

Na parte linear at o ponto P do grfico, o material obedece a Lei de Hooke, ou seja, as tenses so proporcionais as deformaes. O regime elstico termina no ponto A que o limite de elasticidade pura, neste ponto ao retirar os esforos, ele voltar a seu tamanho natural como um elstico, sem resduo de deformao plstica. Quando termina a zona elstica tem incio o regime plstico, onde comea ocorrer o fenmeno chamado de escoamento. O escoamento caracterizado pr uma deformao permanente.

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*$%1

Figura 3 Diagrama de tenso- deformao e Corpo de prova

O ensaio de impacto consiste em percutir um corpo de prova com dimenses padronizadas e convenientemente apoiada em uma base, com um martelo de dimenses, tambm padronizadas.

E, finalmente, medir a energia desprendida para provocar a ruptura do corpo de prova. Este ensaio indica se o material possui um comportamento dctil ou frgil em funo da absoro da energia cintica.

Figura 4 Corpo de prova e mquina de ensaio de choque

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,$(%#3Ensaios de Dureza: pr definio, adureza de um material a resistncia que um determinado material oferece penetrao de um outro material.

Estes ensaios so realizados com os seguintes objetivos:

Conhecer a resistncia ao desgaste e a penetrao; Comparar a resistncia e avaliar o tratamento trmico realizado; Verificar a possibilidade de usinabilidade do material.

Atualmente, temos vrias escalas de dureza, como: Brinell, Rockwell, Vickers, Shore, Mohs que foi a primeira e foi baseada na capacidade de um material riscar um outro material, sendo o talco classe Mohs 1 e o diamante classe Mohs 10.

Mtodo de Ensaio Brinell Esse mtodo baseado na relao existente entre a

carga aplicada (F) a uma esfera de ao temperado que est sobre a pea a ser controlada e a rea de impresso produzida pela esfera na pea.

Figura 5 Ensaio Brinell e equacionamento

Mtodo de Ensaio Rockwell Neste mtodo as foras de ensao agem em etapas,

ou seja, nos modernos aparelhos de ensaio tipo Ropckwell o grau de dureza pode ser verificado imediatamente no relgio acoplado ao aparelho. O tipo de escala mais utilizada a Rockwell C [ HRC ], o elemento de penetrao um cone de diamante com 120o e uma carga de 150 kgf.

Mtodo de Ensaio Vickers Consiste em comprimir na pea, um penetrador de

diamante piramidal, com base tetragonal e ngulos de 136. A dureza esta relacionada com a mdia das diagonais provocadas na impresso do penetrador e a carga aplicada sobre o mesmo.

Ensaio de Dureza Shore um mtodo dinmico para a determinao de dureza

que utiliza um aparelho conhecido como escleoscpio Shore. A dureza determinada pela altura do rebote de um pequeno martelo com ponta de diamante, colocado no interior de um tubo de vidro com uma escala graduado, que possui 140 divi- ses. A altura de rebote medida na escala graduada do aparelho.

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Figura 6 - Escleroscpio SHORE

As vantagens deste aparelho so: um aparelho leve, portanto fcil de ser transpor- tado e possvel de ensaiar qualquer tamanho de pea, devido sua versatilidade.

/$1456%$#$So utilizados para detectar descontinuidade superficiai (trincas), provenientes de tratamentos trmicos ou processos de transformao-conformao.

A seqncia do ensaio consiste em:

Limpeza da superfcie com lquidos solventes; Aplicao do lquido penetrante, normalmente em spray; Aplicao do lquido revelador, que se difunde com o penetrador, amplian-

do a espessura da trinca.

Figura 7 Visualizao do ensaio com lquido penetrante

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0$ $7Este ensaio consiste em magnetizar o corpo de prova e cobri-lo com finas partculas de material megnetizvel e interpretar a concentrao local das partculas na superfcie da pea.

Ao criarmos um campo magntico num material ferro-magnetico, as linhas de fora distribuem-se de forma homognea, exceto onde houver descontinuidade. Onde h descontinuidade formam-se camadas largas e concentradas de p magntico, quando maior a trinca maior o acumulo de p.

A magnetizao com corrente alternada evita a formao de magnetismo remanente, enquanto com corrente contnua temos que desmagnetiz-las aps o ensaio.

Figura 8 Visualizao do Ensaio Magntico

8$%#1Consiste na propagao de vibraes sonoras de alta freqncia atravs de um material. Estas ondas sonoras tm um alto poder de penetrao e se propagam em linha reta, na presena de uma bolha, trinca, incrustao, etc. O tempo de reflexo varia e de acordo com a variao possvel detectar o tamanho e posio do defeito.

Entre o emissor e o receptor das ondas sonoras dever ser observado o alinhamento para evitar erros, pois a no observncia do alinhamento poder acusar uma falha que no existe.

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Figura 9 Ensaio de Ulta-som, Processo de Transparncia.

Observao: Existem outros tios de ensaios, utilizados com freqncia que so os de Raio-X e Raio- .

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!9

!###$%A maioria dos metais ao se solidificar experimenta uma construo de volume, o que indica uma menor separao entre os tomos no estado slido. Nesse estado, os - tomos animados de pequena energia cintica no conseguem deslizar livremente uns em relao aos outros.

No estado slido, os tomos no esto em repouso, mas vibram em torno de determi- nadas posies de equilbrio assumidas espontaneamente por eles ao se solidifica- rem.

Essas posies no so assumidas ao acaso, pelo contrrio, apresentam uma orde- nao geomtrica especial caracterstica, que uma funo da natureza do metal.

Essa disposio ordenada, caracterstica dos metais slidos e de outros materiais no- metlicos, denomina-se estrutura cristalina.

!%###$

Dentre as estruturas destacamos trs tipos:

Rede Cbica de Faces Centradas (C.F.C)

Metais: Ni, Cu, Pb, Al e tipo de ferro que se chama ferro .

Figura 10 Estrutura Cbica de Face Centrada

Rede Cbica de Corpo Centrado. ( C.C.C )

Metais: V, Cr, Mo, W e tipo de ferro que se chama ferro (temperatura ambiente).

Figura 11 Estrutura Cbica de Corpo Centrado

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Hexagonal Compacta Metais: mg, Zn, Cd, Ti.

- A dimenso da rede varia de tipo para tipo.

Figura 12 Estrutura He- xagonal Compacta

A transformao mecnica dos metais (tais como laminao, dobramento, estampagem e trefilao) depende do tipo da estrutura cristalina.

Nas estruturas do tipo (1) a transformao ocorre facilmente, enquanto na estrutura (3) a transformao mais difcil de ser verificada.

No processo de dobramento de metais que possuem o tipo (3) - exemplo: Mg e Zn, a pea pode quebrar mais facilmente do que nos metais que possuem estrutura do tipo (1) - exemplo: ao ou Al.

!!"#1(%##$%)(A estrutura cristalina, formada na solidificao atravs do resfriamento, ir definir a estrutura do material, os seus constituintes e propriedades.

No estado lquido os tomos metlicos se movem livremente. Com a queda da temperatura, diminui a energia de movimento dos tomos e passa a predominar a fora de atrao entre eles. Por isto os tomos vo se unindo uns aos outros, em determina- das posies, formando os cristais (embries). Essa formao orientada segundo direes preferenciais, denominadas eixo de cristalizao, conforme a figura que se- gue.

medida que esses cristais crescem em direes definidas, encontram-se e estabele- cem uma superfcie de contato que chamamos de limite ou contorno de gros.

O tamanho do gro na estrutura do metal varia de acordo com o nmero de embries formados e com o tipo de metal.

Num mesmo metal pode-se formar gros pequenos ou grandes, se modificarmos o tempo de solidificao (velocidade de resfriamento e presso).

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Se diminuirmos o tempo de solidificao, teremos uma estrutura formada por maior nmero de gros (estrutura fina). Caso contrrio, ocorre o inverso (estrutura grossa). As estruturas de gros muito grandes possuem baixa resistncia trao.

Figura 13 Diagrama de solidificao

!#%%%1#Na construo de peas e componentes, devemos observar se os materiais empregados possuem as diversas propriedades fsicas e mecnicas que lhe sero exigidas pelas condies e solicitaes do trabalho a que se destinam. A seguir mostraremos algumas dessas propriedades.

Elasticidade: Uma mola deve ser elstica. Pr ao de uma fora dever deformar-se e, quando cessada a fora, dever voltar posio inicial.

Para comprovarmos a elasticidade do ao para molas, prendemos a mola na morsa por um lado e a estiramos pelo outro lado at que se estique. Quando soltarmos, a mola voltar posio inicial, porque, o ao um material de boa elasticidade.

Fragilidade: Materiais muito duros tendem a se quebrar com facilidade, no suportan- do choques, enquanto que os materiais menos duros resistem melhor aos choques. Assim, os materiais que possuem baixa resistncia aos choques so chamados frgeis. Exemplos: FF, vidro, etc.

Ductilidade: Pode-se dizer que a ductilidade o oposto da fragilidade. So dcteis os materiais que por ao de fora se deformam plasticamente, conservando a sua coeso, por exemplo: cobre, alumnio, ao com baixo teor de carbono, etc.

Dureza: As ferramentas devem ser duras para que no se desgastem e possam pene- trar em um material menos duro.

A dureza , portanto, a resistncia que um material oferece penetrao de outro corpo.

Resistncia: Resistncia de um material a sua oposio mudana de forma e ao cisalhamento.

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As foras externas podem exercer sobre o material cargas de trao, compresso, flexo, cisalhamento, toro ou flanbagem.

Toda fora externa gera nos materiais tenses de acordo com o tipo de solicitao. Elasticidade e plasticidade so propriedades de mudana de forma. Denominada deformao elstica deformao no permanente e deformao plstica deformao permanente.

Densidade: A densidade de um material est relacionada com o grau de compactao da matria.

Fisicamente, a densidade () definida pela massa (M) dividida pelo volume (V).

V [ ] = M

kg dm 3

Exemplo: o cobre tem maior densidade que o ao:

Cu = 8,93 kg/dm

Ao = 7,8 kg/dm

!*%#1$7#1Os tratamentos trmicos consistem de aquecimento, tempo de permanncia a determinada temperatura e resfriamento, com isto alterando as propriedades fsicas dos materiais.

!,"#6$)$1$#1$7#1Velocidade de Aquecimento: A velocidade de aquecimento deve ser adequada composio e ao estado de tenses do ao. Com aquecimento muito lento provoca-se um crescimento excessivo do gro tornando o ao frgil. Entretanto, um aquecimento mui- to rpido em aos ligados ou em aos com tenses internas (provocadas por fundio, forjamento, etc) poder provocar deformaes ou trincas. Temperatura de Aquecimento: A temperatura de aquecimento dever ser adequada para que ocorram as modificaes desejadas. Tempo de Permanncia na mesma Temperatura: O tempo de permanncia deve ser o suficiente para que as peas se aqueam de modo uniforme em toda a seo, e os tomos de carbono se solubilizem totalmente, no caso do ao. Resfriamento: importante nos tratamentos trmicos dos metais, ser observado tambm a velocidade e o meio de resfriamento a ser utilizado, para cada tipo de tratamen- to e tipo de liga metlica. Os meios de resfriamento podem ser: O ar, gua, leo, solues aquosas a com sais.

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!/%#1$#1)5Tmpera: Graas modificao das propriedades do material, como um ao facilmente usinvel, podem-se fabricar peas duras e resistentes ao desgaste. Denomina-se tmpera a austenitizao, isto , aquece-se o ao at a temperatura de tmpera e, aps, resfria-se rapidamente. Pr meio da tmpera consegue-se dureza, cuja intensidade depende da quantidade de carbono no ao. A tmpera consiste em aquecer ao rubro e resfriar, rapidamente, a pea, acima da linha GSK padronizando-se uma estrutura austentica, uniforme (austenitizao).

O resfriamento ocorre a grande velocidade, com o que se consegue uma transforma- o da estrutura, mantendo-se o carbono na rede cristalina (formao de martensita).

A dureza do material depende essencialmente do contedo de carbono ou de que tenham podido formar-se, suficientemente, ou no, gros de martensita duros e quebra- dios.

Os gros de ferrita so muitos macios, os gros de perlita com 0,83% C so semidu- ros e poucos tenazes e os gros de cementita muito duros.

Utilizam-se fornos de tmpera e fornos de fuso, banho de sais em fuso, com regulagem precisa de temperatura.

Diagrama ferro-carbono: O diagrama ferro-carbono nos permitir saber em quais temperaturas ocorrem as transformaes do ao.

Figura 14 Digrama do ferro-carbono

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Temperatura de Aquecimento: A temperatura de aquecimento dever ser adequada para que ocorram as modificaes estruturais desejadas. Se ela for inferior a essa temperatura, as modificaes estruturais no ocorrero; se for superior, ocorrer um crescimento dos gros que tornar o ao frgil.

Tempo de Permanncia na Mesma Temperatura: O tempo de permanncia na mesma temperatura deve ser o suficiente para que as peas se aqueam de modo uniforme em toda a seco, e os tomos de carbono se solubilizem totalmente. Se o tempo de permanncia for alm do necessrio, pode haver indesejvel crescimento dos gros.

Resfriamento: As estruturas formadas no diagrama de equilbrio Fe - C, s vo se formar se o resfriamento for muito lento.

Para a austenita se transformar em ferrita, cementita e perlita no h s a necessidade de o ferro mudar de reticulado cristalino, mas tambm envolve a movimentao dos tomos de carbono, atravs da austenita slida, e isso leva algum tempo.

A austenita possui um reticulado cbico de face centrada (c.f.c.) e consegue dissolver o carbono; j na ferrita (cbico de corpo centrado - c.c.c.) o carbono praticamente insolvel. Quando resfriamos rapidamente um ao, ele se transforma de c.f.c. para c.c.c. e o carbono permanece em soluo. Isso cria uma estrutura deformada, supersaturada de carbono que recebe o nome de martensita que tetragonal e no cbica. A martensita dura, resistente e no dctil, devido as microtenses criadas no reticulado cristalino pelo carbono.

Tmpera Superficial: Na tmpera superficial produz-se uma mudana de estrutura cristalina localizada apenas na superfcie. O objetivo aumentar consideravelmente a resistncia ao desgaste na superfcie e manter a tenacidade no ncleo. Feita em aos com teores de carbono de 0,3% a 0,6% de carbono . O processo pode ser realizado por chama oxiacetilnica ou por induo. O aquecimento acima da zona crtica e resfriamento rpido

Revenimento dos Aos: O revenimento um tratamento trmico que normalmente se realiza aps a tmpera com a finalidade de aliviar as tenses internas; diminuir a dureza excessiva e fragilidade do material, aumentando a ductilidade e a resistncia ao choque. O revenimento consiste em aquecer a pea entre 100 e 400C e resfriar lentamente.

Recozimento: o tratamento trmico realizado com a finalidade de alcanar um ou vrios dos seguintes objetivos:

Remover tenses de trabalhos mecnicos a frio ou a quente; Reduzir a dureza do ao para melhorar a sua usinabilidade; Diminuir a resistncia a trao; Aumentar a ductilidade; Regularizar a textura; Eliminar efeitos de quaisquer tratamentos trmicos.

Recozimento Total ou Pleno: Consiste em aquecer o ao a mais ou menos 50C acima da linha G - S - K e manter esta temperatura o tempo suficiente para que ocorra a so- lubilizao do carbono e dos outros elementos de liga no ferro gama (austenita). Em seguida, deve-se fazer um resfriamento lento.

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O resfriamento feito dentro do prprio forno, controlando-se a velocidade de resfriamento.

Obtm-se desse recozimento uma estrutura de perlita grosseira que a estrutura ideal para melhorar a usinabilidade dos aos de baixo e mdio teor de carbono (0,2 a 06%); para aos com alto teor de carbono prefervel a estrutura de esferoidita que veremos no recozimento de esferoidizao.

Recozimento de Esferoidizao: O recozimento de esferoidizao objetiva transformar a rede de lminas de cementita em carbonetos mais ou menos esfricos ou esferoidi- tas.

Esse tratamento melhora a usinabilidade e a ductilidade dos aos de alto teor de carbono. Para ocorrer essa transformao, o ao deve ser aquecido a uma temperatura entre 680C a 750C, em funo do teor de carbono.

Esta temperatura deve ser mantida o tempo suficiente para homogeneizar a temperatura em toda a pea e o resfriamento deve ser lento, cerca de 10C a 20C por hora.

Recozimento Subcrtico: Consiste em aquecer o ao a uma temperatura entre 550 a 650 (abaixo da zona crtica) com a finalidade de promover uma recristalizao em peas que foram deformadas a frio (laminao, forjamento) ou para aliviar tenses internas provocadas nos processos de soldagem, corte por chama, solidificao de peas fundidas.

Normalizao

A normalizao consiste em aquecer as peas 20C a 30C acima da temperatura de transformao (linha G - S - E) e resfri-las mais rpido que no recozimento, porm mais lento que na tmpera. O mais comum um resfriamento ao ar. O objetivo deste tratamento obter uma granulao mais fina e uniforme dos cristais, eliminando as tenses internas.

A normalizao usada em ao, aps a fundio, forjamento ou laminao e no ferro fundido aps a fundio.

!0#1$#1651Os processos termoqumicos so aplicados nos aos com baixo teor de carbono, com o objetivo de aumentar sua dureza superficial e a resistncia ao desgaste, mantendo o ncleo dctil e tenaz. O processo consiste em adiciona um elemento endurecedor por difuso, modificando a composio qumica da superfcie. Os tratamentos termoqumicos mais usados so:

Cementao; Nitretao; Boretao.

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Esses tratamentos so feitos com substncias slidas, lquidas ou gasosas.

Figura 15 Camada tratada por processo termoqumico Cementao: A cementao se aplica aos aos com teores de carbono at 0,25% e com baixo teor de ligas. O processo consiste em colocar o ao em um meio rico em carbono, juntamente com uma temperatura acima da zona de transformao, para melhorar dissolver o carbono. A profundidade da camada de cementao depender do tempo de permanncia.

A temperatura mais elevada favorece a penetrao, reduzindo o tempo de permanncia, conferem uma granulao grosseira, o que o reduz os limites de resistncia tra- o, toro e flexo. As temperaturas usuais so em torno de 850 C a 950 C.

Meios cementantes: carvo, ps de grafite, em banho de sais, atmosferas ricas em carbono.

Aplicao de elementos cementados: Engrenagens, parafusos, eixos, etc; peas que necessitam de altas durezas na superfcie para resistir ao desgaste e ncleo tenaz para as solicitaes mecnicas.

Nitretao: um tratamento semelhante a cementao, o endurecimento da superfcie se d atravs da introduo de nitrognio na camada superficial do ao. Realizado em ambiente nitrogenoso, utilizando-se substncias lquidas ou gasosas em fornos especiais (a substncia nitretante mais utilizado a amnia), onde ocorre a formao de nitreto de ferro, composto de extrema dureza.

O objetivo da nitretao obter superfcie com dureza elevada, maior que a da cementao; aumentando consequentemente a resistncia ao desgaste, corroso e a fadiga, melhora tambm a resistncia ao calor na superfcie.

A nitretao realizada com temperaturas inferior zona critica de 500 C a 560 C, tornando as peas menos suscetveis ao empenamento. O perodo de formao da camada bastante longo, portanto um processo demorado, para obtermos 0,3mm de profundidade de camada, em ambiente gasoso necessrio aproximadamente 20 horas.

Utilizando-se sais de cianetos ou cianatos fundidos o perodo do processo poder ser reduzido a 5 vezes, com relao ao processo gasoso.

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Boretao o processo mais recente dos tratamentos superficiais nos aos-ligas, ferro fundido e nodular.

O processo se efetua em meio slido de carboneto de boro a uma temperatura de 800 C a 1050 C. O composto formado na superfcie carboneto de ferro, com eleva- dssima dureza, maior que a nitretao. Com relao s caractersticas melhora mais que as citadas nos tratamentos anteriores.

Definies

Ferrita: Ferro na forma cbica de corpo centrado, nela o carbono insolvel, ela mole, dctil e magntica at 769 C. Cementita: Carboneto de ferro (FeC ) nesta frmula temos um teor de carbono de 6.7%, portanto muito duro. Perlita: uma combinao de ferrita e cementita, possui um teor de carbono de 0,86%. Austenita: Ferro na forma C.F.C, consegue dissolver at 2% de carbono. Martensita: Esta estrutura resultante da mudana na estrutura ferrita + perlita Bainita: uma estrutura intermediria entre a martensita e a perlita, isto , cementita dispersa em ferrita.

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&4:"24:"&4'#)$Lubrificantes so substncias capazes de reduzir o atrito entre superfcies em contato que estejam em movimento relativo, para facilitar o movimento e diminuir o desgaste entre as peas.

&%'#)$Os lubrificantes podem ser: Gasosos como o prprio ar, lquidos como os leos em geral, semi-slidos como as graxas e slidos como o grafite, o talco, a mica, etc.. Os lubrificantes mais utilizados e de uso mais prticos so os lquidos e os semi-slidos, isto os leos e as graxas.

Quanto origem os lubrificantes podem ser: mineral, que so os derivados de petrleo e os mais utilizados nos mecanismos industriais; vegetais, so os extrados de semen- tes como: girassol, soja, mamona, babau, etc. sintticos, so os produzidos em laboratrios qumicos, que utilizam substncias orgnicas e inorgnicas para fabric-los. Estas substncias podem ser: os steres, resinas, glicerina, silicones, etc.

Os leos lubrificantes independente do tipo so submetidos a ensaios padronizados e testados em situao de ensaio, que servem para o controle de qualidade do prprio lubrificante.

As principais caractersticas a serem ensaiadas nos leos lubrificantes so:

Viscosidade: Resistncia que o fluido ou leo possui ao escoamento, devido ao

atrito interno das molculas. ndice de viscosidade: Representa o grau de variao da viscosidade em funo da

variao da temperatura. Ponto de fulgor: Temperatura mnima que pode inflamar o vapor do leo. Ponto de combusto: Temperatura mnima que se sustenta queima do leo. Ponto de mnima fluidez: Temperatura mnima que ocorre o escoamento do leo

pela ao da gravidade. Resduos de carvo: Resduos slidos que permanecem aps a destilao destruti-

va do leo. Resistncia dieltrica: No conduz energia eltrica. Resistncia contra a oxidao: O leo uma mistura complexa de compostos que

possuem como elementos fundamentais: Carbono e hidrognio (formam os hidro- carbonetos), devido ao calor e a movimentao do leo, lentamente o oxignio do ar reage quimicamente, formando substncias imprprias para a lubrificao.

Demulsibilidade: a capacidade de separao do leo da gua, aps Ter formado uma emulso gua-leo.

Adesividade: O leo deve possuir adesividade intrnseca, que permite a pelcula de leo ficar aderente a superfcie das peas, apesar da ao raspadora e o movimen- to.

Observao: Os leos lubrificantes possuem aditivos na sua formulao qumica, adequando-os para cada tipo de aplicao, isto quer dizer, que um lubrificante adequando para uma determinada situao, poder ser totalmente imprprio para uma situao diferente.

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As principais funes dos lubrificantes:

Reduzir o atrito entre as peas em contato, facilitando a movimentao; Reduzir o desgaste, aumentando vida til dos componentes; Diminuir o calor, evitando o empenamento e aumento de esforos; Evitar a entrada de impurezas, atravs da pelcula lubrificante; Evitar oxidao, protegendo a superfcie.

&!;#

&*4'#)($#1$##O leo passa somente uma vez pelo mancal, no pode ser reaproveitado; neste mtodo a aplicao do lubrificante deve observar intervalos de tempo e quantidades restritas. O lubrificante deve possuir boa adesividade, grande resistncia ruptura da pelcula, viscosidade ou consistncia adequada e resistncia a formao de depsitos.

Esse mtodo inclui os seguintes tipos de lubrificao:

Manual: Aplicao do leo feita manualmente na parte mvel da mquina, por

intermdio de uma almotolia. Aplicado em correntes, cabos e engrenagens que trabalha aberta.

Copo de mecha: O funcionamento baseia-se na ao capilar de certas substncias adsorventes (l), semelhante ao das lamparinas. O reservatrio deve estar sempre acima do ponto de lubrificao.

Copo com Vareta Copo Conta-gotas Copo com Mecha

Figura 16 Tipos de lubrificao

Copo conta-gota: Consiste em um reservatrio, alavanca, vlvula de agulha e visor. O fluxo de leo ajustado com a alavanca.

Copo de vareta: Consiste de um copo e uma vareta metlica mvel com dimetro um pouco maior que o furo, e quando o eixo em movimento gera o fluxo de leo no mancal.

&,7%%##3-#%-O mtodo do reservatrio de leo; ao contrrio da lubrificao intermitente, usam o mesmo leo repetidas vezes, lubrificao em abundncia. Esse mtodo utiliza um reservatrio de leo contido no crter ou mancal. As caractersticas dos lubrificantes para este mtodo so: Alta estabilidade qumica, fcil demulsibilidade, viscosidade adequada, resistncia a ruptura da pelcula e propriedades antioxidantes.

Anel: Um anel maior que o eixo, quando o eixo em movimento o anel comea a

movimentr-se arrastando o leo do reservatrio para uma canaleta de distribuio. Corrente: semelhante a lubrificao por anel. Colar: tambm semelhante ao de anel, sendo que o colar neste caso fixo no

eixo. Utilizado onde o eixo submetido a altas rotaes e o leo possui uma alta viscosidade.

Salpico: aplicado em conjunto de mancais e de engrenagens, fechados numa nica caixa. Um dos elementos fica com uma parte imersa e quando em movimento respinga para os outros elementos ou nas paredes com canais apropriados.

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Anel Colar Salpico

Figura 17 Tipos de reservatrios de leos

&/1%#(%-Estes sistemas fazem uso de bombas e de tubulaes para o fornecimento do leo, equipados com filtros e at mesmo controle de temperatura. Utilizado em motores e mquinas que trabalham com grandes rotaes onde a lubrificao de importncia vital.

Figura 18 Sistema de circulao do leo

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&01#-#%#(Lubrificao adequada

A lubrificao adequada foi definida como o uso do:

Lubrificante certo; Na quantidade certa; No lugar certo; Em intervalos de tempo certos.

Na escolha do lubrificante certo, deve-se considerar a construo da mquina e as condies de operao da mesma. Entre os fatores que devemos conhecer, temos os seguintes:

A mquina desenhada ou projetada para o uso de leo ou graxa?

A mquina trabalha com cargas elevadas e baixas velocidades. Ou altas velocidades e cargas baixas e/ou sob condies que representam uma combinao intermediria de velocidade e carga?

Os mancais so do tipo rolamento ou bucha?

A mquina funcionar com temperaturas altas ou baixas?

Como pode ser aplicado o lubrificante?

Quanto tempo o lubrificante dever permanecer na mquina?

Os mancais vo trabalhar sob presses extremas?

Com um nmero to elevado de fatores para selecionar o tipo de lubrificante, no fcil, pois, muitas vezes o lubrificante escolhido no ser o ideal para o caso, mas teremos que garantir o mnimo de performance mquina.

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*2":

Sntese de tecnologia de mecnica geral

*)(%#%"'#(A fabricao de uma pea consiste em modificar, inicialmente um corpo em bruto, pro- porcionando-lhe uma forma adequada aplicao, ao esforo e ao aspecto (visual).

A classificao dos processos de fabricao est baseada na modificao da fora de coeso, ou seja, a fora de unio entre as partculas das estruturas internas dos materiais.

Formao original: Chamamos de formao original a fabricao de um corpo sli-

do, a partir de um material sem forma definida, atravs da gerao ou imposio de uma fora de coeso.

Exemplos: fundies de metais, sintetizao de p metlico, Injeo de plstico.

Conformao ou transformao: Conformao a fabricao de um corpo slido

pr meio de modificao plstica, embora, mantendo a sua coeso. Exemplos: Forjar, Extrudar, Laminar, trefilar, Repuxar e Dobrar.

Cortar: a fabricao atravs da modificao da forma de um corpo slido, rom-

pendo a fora de coeso. Neste processo podemos ter remoo ou no de cavaco. Exemplos de processos com remoo de cavaco: Tornear, Fresar, Aplainar, Furar, Rosquear, etc, processos conhecidos como de usinagem. Exemplos de processos sem remoo de cavaco: Eletroeroso, Cortar ( cisalhar), Cortar com maarico.

Juno ou unio: a fabricao de conjuntos de juno de duas ou mais peas,

por meio de solda, colas ou elementos de fixao. Exemplos: Aparafusar, Rebitar, soldar, Colar.

*#$)#1($)#1(No processo de conformao realizado na regio da deformao plstica do material, a massa no modificada e nem a fora de coeso interrompida.

Exemplos: laminar, dobrar, repuxar, trefilar, forjar, extrudar, curvar, etc.

Vantagens do processo

Melhora resistncia do material, no acarreta destruio dos gros e das fibras, boa preciso, baixo custo com material, grande quantidade de produo, baixo custo de fabricao.

A conformao pode ser a frio ou a quente, isto depende muito do material que se est trabalhando e das caractersticas desejadas do produto acabado.

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Laminao: O processo de laminao consiste em conformar o material a quente ou a frio, por compresso atravs de roletes, normalmente de forma progressiva. De acordo com o formato do perfil dos roletes, temos o perfil do produto laminado acabado. Neste processo so produzidos as chapas, cantoneiras, tubos sem costu- ra, perfis em U, T, etc.

Extruso: O processo de extruso consiste em comprimir um bloco de material contra uma matriz, que devido a alta presso, obrigado a passar pelo orifcio calibra- do, para o perfil acabado do produto que pode ser cantoneira, perfis de cortinas, tubos e etc.

Trefilao: O processo de trefilao consiste em reduzir a seo progressivamente, de barras pr-laminadas, atravs da passagem desta barra pelo furo do trefilador, aplicando-lhe uma fora de trao. Neste processo alcanam-se grande preciso e dimetros diminutos, consegue-se isto repetindo a operao quantas vezes forem necessrias para termos o produto acabado. A reduo da seo para cada passo de acordo com o material, normalmente feita a frio. Este processo o utilizado para a produo dos fios eltricos.

Dobramento: Esta operao consiste em dobrar uma barra, um perfil, um tubo, etc., atravs de um puno e uma matriz, dando-lhe uma forma ou perfil adequado a- plicao. Na dobra sempre devemos nos preocupar com os seguintes fenmenos: Recuperao elstica e as deformaes localizadas, portanto, para o dimensiona- mento devemos nos guiar pela linha neutra que a rea onde no ocorre deforma- o, alm disso, temos que observar um raio mnimo de curvatura que depende muito do tipo de material.

Curvamento: Esta operao consiste em enrolar e/ou calandrar, o enrolamento pode ser continuo ou de segmentos, no caso das dobradias. Calandrar a conformao de chapas, tubos, etc., pela passagem entre trs ou quatro cilindros.

Repuxamento ou Embutimento: um processo mecnico de conformao executa- do em um ou mais estgios, transformando uma chapa plana em uma pea cnca- va de forma previamente definida (puno e matriz).

Forjamento: um processo que consiste em conformar plasticamente a pea bruta, atravs de choques ou de presso. Os choques ou a presso provocam o escoamento do material, dando-lhe a forma desejada. Normalmente este processo realizado a quente e nos resultam em peas semi-acabadas.

O forjamento pode ser manual para estiramento longitudinal e transversal, recalcamento e estampagem simples. Mecanicamente, pode ser feito com matrizes simples e com estampos de forjar para formas mais complexas.

*!#1$%$ 1%1Embora os processos de fabricao tenham evoludo muito nos ltimos anos, e tendem a evoluir mais ainda em termos de preciso e automatizao, no podemos abrir mo dos processos manuais, que no podem ser substitudos nos reparos de peas, nos ajustes, na fabricao de peas unitrias, etc.

Cinzelar: Esta operao objetiva separar e cortar uma quantidade de material,

mediante a ao de uma ferramenta chamada cinzel (Talhadeira). Existem mais tipos de cinzel: Cinzel para canais em mancais, bedame, goivas ou vazadores.

Os ngulos de corte dos cinzis devem ser convenientes, de acordo com o material a ser trabalhado. Como por exemplos: ngulo de cunha no alumnio 30 graus e no ao carbono 65 graus.

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Limar: uma operao que tem por finalidade desgastar, raspar ou polir um material mediante a ao de uma lima. A lima uma ferramenta de ao temperado, em cujas faces existem dentes cortantes.

As limas podem ser classificadas pelo picado em: bastarda, bastardinha e mura, o picado pode aparecer cruzado ou simples. Quanto seo elas podem ser classificadas em: Lima chata, triangular, meia-cana, quadrada, redonda, faca e limas para fer- ramenteiros.

Serrar: Esta operao consiste em cortar, abrir fendas e iniciar ou abrir rasgos num

determinado material. Normalmente, a lamina de serra de ao rpido e tempera- da, caracteriza-se pelo numero de dentes por polegadas e comprimento. A lamina adequada para serrar depende do tipo de material e da espessura do material, que deve ser no mnimo duas distncia de dois dentes da lamina de serra. Para facilitar o movimento da serra e reduzir o atrito, existe o travamento alternado dos dentes.

Roscar: construir uma salincia ou filete de seo triangular, quadrada, trapezoi-

dal, etc., em torno de uma superfcie cilndrica com uma inclinao constante. A rosca pode ser construda com o sentido da inclinao direita e/ou esquerda. Convencionalmente as roscar so construdas por machos, quando internas e por cossinetes, quando externas, e ainda, podem ser construdas em tornos, principalmente para dimetros maiores e passos especiais.

*%)'#(11+6$Introduo

As mquinas facilitam o trabalho do homem e aumentam a rentabilidade na fabricao de peas. A forma das peas so obtidas, atravs de movimentos relativos e coorde- nados entre ferramenta e pea.

Em todas as mquinas-ferramentas h trs movimentos distintos:

Movimento de corte ou principal Movimento de avano Movimento de aproximao e penetrao

Movimento de corte ou principal, pode ser realizado pela ferramenta ou pela pea,

dependendo do tipo de operao que se esta realizando para a fabricao. Exem- plo: Na furao, utilizando furadeira de bancada, ns temos o movimento rotativo da ferramenta e a pea esttica com relao ao eixo da broca, na mesma opera- o, utilizando um torno horizontal, ns temos o movimento de rotao da pea e a broca sem movimento de rotao.

A velocidade do movimento de corte chama-se velocidade de corte ( Vc ) e dada ou medida em m/min., em alguns caso, como esmerilhamento e retificao a Vc dada em m/s.

Movimento de avano , o quanto a ferramenta ou a pea avana para cada rota-

o ou golpe, isto nos representa a espessura do cavaco. Este movimento de a- vano pode ser contnuo como nos tornos durante uma furao, ou intermitente no caso das plainas ou serras. O movimento de avano dado em mm/rotao ou mm/golpe, o valor do avano esta relacionado diretamente com o acabamento superficial da pea usinada.

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Movimento de aproximao e de penetrao, este movimento serve para ajustar a profundidade de corte (p), e, juntamente com o avano de corte (a), determinar a seo do cavaco a ser removido. O ajuste da profundidade de corte normalmente feita atravs de um anel graduado.

Esses movimentos que acabamos de estudar nas mquinas modernas so realizados por sistemas hidralicos, eletro-hidralicos, ou ainda por servo-motor e motor de passo, e os controles e comandos feitos em funo de rgua potenciomtricas, sensores e/ou programas especficos (software).

Fatores que influenciam na velocidade de corte (Vc):

Material da pea material duro Vc baixa metal mole Vc alta; Material da ferramenta muito resistente Vc alta pouco resistente Vc

baixa; Acabamento superficial desejado; Tempo de vida til da ferramenta; Sistema de refrigerao; Condies das mquinas e fixao da pea de da ferramenta; Fatores que influenciam no acabamento superficial; Condies das mquinas e aspectos construtivos; Velocidade de corte; Ferramenta (material, ngulos, afiao, etc.); Refrigerao e suas propriedades (refrigerar, lubrificar, transportar cava-

co). Torneamento

um processo mecnico de usinagem destinado obteno de superfcies de revolu- o com auxilio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a pea gira em torno do eixo principal de rotao da mquina, e a ferramenta, simultaneamente desloca-se na mesma direo do eixo com uma determinada penetrao no material para proporcionar a remoo de material.

As ferramentas de corte utilizadas nas mquinas-ferramentas possuem ngulos e superfcies em sua geometria de corte, que so fundamentais para o seu rendimento e durabilidade. Os ngulos e as superfcies so elementos da ferramenta que dependem do tipo de material a ser usinado, tipo de operao a ser realizada, material da ferramenta, acabamento desejado, sentido do corte, etc.

Tipos de operaes realizveis no torno:

Torneamento externo e interno: cilindrar a direita e a esquerda, sangrar, alisar, fa-

zer canais, roscar, formar perfis, tornear cones, etc. Torno mecnico universal ou horizontal: um tipo de mquina-ferramenta de gran-

de versatilidade, porm, limitada para a produo em srie, devido dificuldade na intercambiabilidade das ferramentas. Composto pelas seguintes partes: Cabeote fixo, caixa norton, torre porta ferramenta, carro transversal, carro principal, barra- mento, cabeote mvel, placa e motor.

Torno revlver: uma mquina que possui como caracterstica fundamental uma torre revlver, que normalmente hexagonal, podendo receber ferramentas para trabalharem no sentido axial. Em relao ao torno mecnico horizontal, possui ali- mentador automtico e no lugar do cabeote mvel esta a torre revlver.

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Torno vertical: uma mquina que possui o eixo principal na vertical, utilizado para torneamento de peas grandes, ele montado sobre uma base horizontal.

Torno copiador: uma mquina igual ao torno mecnico horizontal, mas lhe a- crescentado um dispositivo copiador hidrulico, que atravs de um apalpador copia a forma do modelo para a pea.

Torno CNC: uma mquina comandada por computador, utilizadas para produo em srie, substitudo os tornos automticos comandados por cames, excntricos e fim de cursos, com a vantagem principal de reduzir o tempo de preparao de m- quina.

Fresagem

um processo de usinagem com retirada de cavaco que permite modificar as superfcies das peas. A ferramenta utilizada multicortante chamada fresa que gira enquan- to a pea se desloca segundo uma trajetria qualquer. A fresa uma ferramenta que possui vrios dentes cortantes e que retira material atravs de movimentos circulares. Cada dente possui caractersticas semelhante a uma ferramenta monocortante, como por exemplo o angulo de cunha. Com a fresagem conseguimos obter canais em forma de rabo de andorinha, rasgos de chaveta, perfis de dentes de engrenagem, roscas sem-fim, cames, roscas frontais, etc.

Fresagem frontal: Na fresagem frontal o eixo da ferramenta perpendicular a su-

perfcie a ser usinada. A vantagem deste processo consiste em remover maior quantidade de cavaco em menos tempo, menor esforo de corte, melhor acabamento superficial, etc.

Fresagem tangencial: Neste processo de fresamento o eixo da ferramenta para- lelo superfcie a ser usinada, o cavaco formado tem forma de vrgula. Neste processo teremos sempre superfcies rugosas e esforo de corte grande.

Observao: Existe a maneira de fresar com movimento concordante e discordante, para mquinas que possuem movimentos hidrulicos pode-se utilizar as duas formas sem restries, mas para maquinas que o movimento atravs de fuso devemos optar pelo discordante, ou seja, movimento da pea contra movimento da ferramenta.

Tipos de fresas e aplicaes

Existem muitos tipos de fresas e sua classificao pode ser feita atravs de vrios critrios. As fresas so ferramentas normalizadas para determinados perfis e dimenses, mas no quer dizer que o profissional convencional no poa construir a ferramenta para uma determinada situao.

Fresas de perfil constante: So utilizados na usinagem de engrenagens, roscas e

execues de trabalhos especiais de rasgos cncavos, perfis diversos, etc. Fresas planas: So utilizadas para usinagem de superfcies planas, rasgos e ca-

nais. Quanto ao corte, temos com dentes retos e /ou helicoidais. Fresas angulares: Utilizadas para fresagem de rasgos em ngulos e formao de

perfis prismticos.

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Tipos de fresadoras

Fresadora universal: assim chamada por sua grande versatilidade de operaes. Os seus movimentos se processam em vrios eixos e sentidos, fcil de ser acoplado a ela; dispositivos e equipamentos para realizar operaes. Sua mesa pode ser posicionada at 45 graus de inclinao, tanto para a esquerda como para a direita, permitindo o fresamento de superfcies helicoidais.

Fresadora horizontal: uma mquina de usinagem pouco verstil, seu eixo principal (rvore) trabalha na horizontal e a mesa movimenta-se verticalmente e longitudinalmente. Estas fresadoras normalmente so utilizadas para usinagem de peas para a produo em srie e de grande dimenses, possuem grande rigidez, portan- to, trabalhos pesados.

Fresadora vertical: uma mquina pouco verstil, presta-se a execuo de peas de grande altura. Trabalha normalmente com fresas frontais e o cabeote pode as- sumir posicionamentos angulares, portanto, possvel usinar superfcies em ngulos.

Furar, escarear, rebaixar e alargar.

So operaes que permitem dar forma circular, atravs de ferramentas de corte circular e movimento de avano na direo do eixo de giro. As ferramentas, normalmente so de ao temperado, ao rpido, ou ainda com pontas de carbonetos metlicos (metal duro).

Observaes: Escarear e rebaixar estas operaes destinam-se a fazer um alarga- mento na entrada do furo cnico ou cilndrico, para fazer o encaixe de cabea dos parafusos ou de rebites. Alargar uma operao utilizada para dar preciso e acabamento aos furos.

Tipos de brocas e suas aplicaes

Existem vrios tipos de brocas, portanto a escolha depende do material que se vai trabalhar, do rigor e do tipo da operao, do tipo de acabamento, profundidade do furo, etc.

Brocas helicoidais: So as brocas comuns que todos ns conhecemos, elas execu-

tam furos em peas com pr-furo ou sem pr-furo. A haste destas brocas podem ser cilndricas ou cnicas. As hastes cnicas so para brocas de grandes dimetros.

Broca de centro: uma broca especial muito utilizada para fazer o incio de um furo, para servir de guia para brocas maiores. O furo de centro realizado em eixo servem de apoio para a fixao de peas em tornos, fresadoras, retificadoras, etc.

Brocas mltiplas ou escalonadas: uma broca utilizada em produo seriada, pro- duzindo o furo e o rebaixo numa mesma operao.

Broca de canal reto: Esta broca apresenta canal reto e utilizada para furar materiais como bronze e o lato, principalmente furos profundos e de pequenos dimetros, utiliza-se do prprio furo para guiar-se.

Brocas ou fresas de escarear e rebaixar: So ferramentas multicortante, quando a ferramenta tem forma cilndrica chamamos de rebaixador e forma cnica de esca- reador.

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Alargador uma ferramenta que tem a finalidade de dar acabamento e preciso em furos cni- cos ou cilndricos com medidas prximas da nominal, portanto so ferramentas normalizadas e com uma determinada calibrao. Existem alargadores para utilizar em m- quinas e/ou manuais, as lminas podem ser retas ou helicoidais.

Tipos de mquinas para furar

Furadeira de bancada ou sensitiva: a mquina-ferramenta mais simples destinada

para a furao de peas. indicada para peas pequenas e furaes nunca supe- riores a 16 mm de dimetro, a penetrao da ferramenta feita manualmente, portanto depende da sensibilidade do operador.

Furadeira de coluna: chamada de furadeira de coluna, devido ao formato de seu corpo, sua grande vantagem o deslocamento vertical da mesa, e possui grande capacidade de trabalho, tanto na dimenso do furo como no tamanho da pea.

Furadeira radial: Esta mquina serve para furao de peas volumosas. pode-se com ela executar roscas, fresamento e realizar furos de at 100 mm de dimetro. Seu cabeote com o eixo rvore possui grande liberdade de movimento como: Mo- vimento horizontal de giro e afastamento em relao coluna, movimento vertical ao longo da coluna.

Aplainamento

Esta operao consiste em remover cavaco com uma ferramenta monocortante, num processo de vai e vem da pea ou da ferramenta com uma determinada profundidade em relao a superfcie de trabalho. Na plaina de mesa a pea movimenta-se no sentido longitudinal e a ferramenta no transversal e na plaina limadora o torpedo movimenta-se longitudinalmente e a pea transversalmente. Na operao de aplainar obtm-se superfcies planas ou perfis, dependendo do tipo de plaina associado a dispositivos possvel a confeco de engrenagens com dentes internos.

Retificao

um processo de usinagem mecnica pelo qual se remove material estabelecendo um contato entre a pea e uma ferramenta abrasiva chamada rebolo, que gira com alta velocidade. O cavaco retirado neste processo so minsculos, portanto a retifica- o no para desbastar, e sim, realizar um timo acabamento superficial e dar preciso dimensional. Quanto ao tipo de retificadoras e as aplicaes possveis, seria difcil comentar sobre todos, portanto, o tipo de retificadora normalmente so classificadas conforme o tipo de operao que elas realizam, apesar de existirem retificadoras do tipo universal (Verstil). Citamos algumas operaes de retificao: retificao cilndrica externa e interna, retificao de perfis, retificao plana, retificao cnica, etc.

Caractersticas de uma retificadora: Possuir rigidez na sua estrutura para absorver as vibraes, protees para evitar a penetrao dos cavacos e resduos abrasivos nas guias, ter garantia dos movimentos suaves e uniformes (aplicao de sistemas hidrulicos), mancais ajustveis e autocentrantes. Para a retificao necessrio conhecer o tipo de rebolo. So classificados de acordo com a composio e o formato. Na Composio so cinco os elementos importantes a considerar: Abrasivo, granulao, aglomerante, grau de dureza, estrutura (porosidade). Quanto ao formato so classificados em tipo copo, cilndricos, perfil, etc. Devido os rebolos girarem em altas rotaes, necessitamos sempre de nos preocu- parmos com a qualidade do rebolo, com o balanceamento, com a dressagem, com a refrigerao e com outros itens.

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Eletroeroso um processo de usinagem no qual pequenas descargas eltricas fornecem calor e energia mecnica necessria para erodir a pea, atravs de um condutor, que pode ser fio ou eletrodo, ligados a um gerador de corrente contnua. Na aproximao do eletrodo pea, salta uma centelha eltrica entre os dois, provocando a evaporao do metal, formando crateras, tanto na pea como no eletrodo. O processo ocorre dentro de um lquido isolante, o dieltrico, que tem as seguintes finalidades: Refrigerar o eletrodo e a pea, remover as partculas, estabilizar a conduo das centelhas. Exis- tem dois tipos: Eletroeroso a fio e por penetrao.

A eletroeroso a fio consiste na passagem de um fio contnuo, inicialmente por um pequeno furo e com o deslocamento da pea processa-se o corte, isto quando o detalhe a ser construdo interno a pea.

A eletroeroso por penetrao consiste em desgastar a pea com uma ferramenta (eletrodo) que possui a forma do detalhe desejado, o eletrodo avana e recua em rela- o superfcie a ser erodida.

Algumas vantagens da eletroeroso: Aplica-se para todos os materiais condutores de corrente eltrica, independente da dureza do material, os eletrodos de forma complexa so confeccionados de metais moles ou em grafite, pode ser usinado materiais temperados, portanto evitando deformaes da tmpera.

Soldagem

o processo que une peas metlicas, pela ao do calor, presso ou ambos, garan- tindo na junta a continuidade das propriedades, a unio pode ser pela fuso da superfcie em contato das duas peas, ou ainda com a adio de material. As formas de energias utilizadas para a soldagem so por chama oxiacetilnica, por energia de presso e calor entre peas e por energia eltrica.

Solda oxiacetilnica: O calor necessrio para fuso do material obtido atravs da

combusto da mistura oxignio e acetileno, esta mistura acontece no maarico que dosa a quantidade de gs, consequentemente, determina o tipo de chama. Pois para cada tipo de material e espessura a ser soldada, devemos ter uma chama regu- lada, tamanho de bico e presso dos gases conveniente.

Solda eltrica: Esse processo se realiza por meio de um circuito eltrico. A fonte de energia vem de uma mquina de corrente continua ou alternada, a qual forma um circuito eltrico, atravs dos fios condutores, do eletrodo e da pea. O circuito se fecha com o contato do eletrodo pea. A formao do arco eltrico no ponto onde ocorre a maior resistncia no circuito eltrico, portanto neste ponto que ge- rado a fonte de calor, criando na pea uma poa de fuso que pode atingir 4500 C.

Vantagens da solda por arco eltrico: A velocidade de soldagem, aquecimento locali- zado com deformaes mnimas, possibilidade de regulagem rpida e precisa.

Existem vrios tipos de processos de soldagem eltrica, sendo os mais difundidos: A solda eltrica convencional utiliza eletrodo consumvel revestido; a solda MIG utiliza eletrodo consumvel sem revestimento com alimentao contnua (arame), para prote- ger a zona de solda utiliza um fluxo contnuo de gs inerte; a solda TIG utiliza eletrodo de Tungstnio no consumvel e a zona de solda protegido por gs inerte, este processo pode ser feito sem adio de material ou com adio de material.

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Equipamentos utilizados na soldagem eltrica:

Grupo gerador: Composto por um motor eltrico convencional que aciona um gerador de corrente contnua de baixa tenso e permitindo corrente adequada para a soldagem.

Retificador: uma mquina que transforma corrente alternada em corrente contnua, semelhante corrente do gerador.

Transformador: um aparelho que transforma a corrente alternada, diminuindo a tenso da rede de alimentao a uma tenso e intensidade de corrente adequada para a solda.

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Introduo aos elementos de mquinas

Na mecnica muito comum a necessidade de unir peas como chapas, perfis e barras. Pr mais simples que seja a construo, sempre h unio entre as peas. Os principais elementos de fixao so: Rebites, pinos, parafusos, porcas, arruelas, chavetas, anis elsticos entre outros.

Existem dois tipos de unio de peas, um tipo chamado de unio mvel e o outro tipo chamado de unio permanente.

Unio mvel aquela que os elementos de fixao podem ser colocados ou retira-

dos do conjunto sem causas danos s peas. So as unies feitas com parafusos e porcas, pinos e anis elsticos.

Unio permanente aquela em que os elementos de fixao, uma vez instalados no podem ser removidos sem danific-los. So as unies por rebites e solda.

Os elementos de fixao, tantos os de unio mvel como os de unio permanente, para serem utilizados dependem de conhecimentos tcnicos, para que a escolha seja a mais adequada possvel para a situao. As condies que envolvem a escolha so, principalmente, aspecto, resistncia mecnica, facilidade na manuteno e segurana.

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Pino O pino formado por um corpo cilndrico, ou pode tambm possuir cabea. Este elemento utilizado onde uma das peas pode articular, portanto este tipo de unio necessita de preciso e muitas vezes dependendo da aplicao so temperados.

Tipos de pinos:

Pino cnico possui como funo principal ao de centragem. Pino cnico com haste roscada, ao de retirada, facilitada em furos cegos,

somente um aperto com uma porca. Pino cilndrico requer furos precisos e utilizado quando so solicitados por

foras cortantes. Pino elstico ou pino tubular partido apresentam elevada resistncia ao corte e

podem ser montados em furos com uma variao considervel. Pino de guia serve para alinhar elementos de mquinas.

Os pinos como as cavilhas so especificadas em funo da aplicao, do seu dimetro nominal e do seu comprimento.

Cavilha

A cavilha um pino estriado, ranhurado, entalhado ou, ainda, rebite entalhado. Dife- rencia-se do pino pela forma e sua aplicao, pois, utilizado em unies que no permitem articulao dos elementos conjunto. O acabamento do encaixe e a tolerncia so grosseira, tipo furo com broca.

Contrapino ou cupilha

uma haste ou arame com forma semelhante de um meio-cilindro, dobrado de modo a fazer uma cabea circular e tem duas pernas desiguais. Usadas para travar pinos ou porcas castelo.

Parafuso

O parafuso uma pea formada por um corpo cilndrico roscado e uma cabea, que pode ter vrias formas para servir de meio para prend-lo ou atarrax-lo.

Para conhecer parafuso devemos saber o que uma rosca.

Rosca um filete ou salincia distribuda uniformemente, em torno de uma superf-

cie cilndrica. As roscas podem ser internas ou externas, respectivamente porcas e parafusos, mais o sentido direita e esquerda.

Roscas triangulares: As roscas triangulares classificam-se, segundo o seu perfil em

trs tipos: rosca mtrica, rosca whitworth e rosca americana. Porca

A porca tem forma prismtica, cilndrica, borboleta e outras. Possui um furo roscado pela qual atarraxado ao parafuso.

Arruela

A arruela um disco metlico com um furo no centro, para passar o parafuso.

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Anel elstico O anel elstico usado para impedir deslocamento de pinos e de eixos. Serve, tambm, para posicionar ou limitar o movimento de peas que deslizam sobre um eixo.

Chaveta

Tem corpo em forma de prisma ou de cilindro que pode ter faces paralelas ou inclina- das, em funo da grandeza do esforo e o tipo de movimento que vai transmitir.

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