Processos de Produção

Prévia do material em texto

<p>PROCESSOS DE</p><p>PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO</p><p>KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA</p><p>Prof. Adriano Rogério Kantoviscki</p><p>PROCESSOS</p><p>DE PRODUÇÃO</p><p>Marília/SP</p><p>2022</p><p>“A Faculdade Católica Paulista tem por missão exercer uma</p><p>ação integrada de suas atividades educacionais, visando à</p><p>geração, sistematização e disseminação do conhecimento,</p><p>para formar profissionais empreendedores que promovam</p><p>a transformação e o desenvolvimento social, econômico e</p><p>cultural da comunidade em que está inserida.</p><p>Missão da Faculdade Católica Paulista</p><p>Av. Cristo Rei, 305 - Banzato, CEP 17515-200 Marília - São Paulo.</p><p>www.uca.edu.br</p><p>Nenhuma parte desta publicação poderá ser reproduzida por qualquer meio ou forma</p><p>sem autorização. Todos os gráficos, tabelas e elementos são creditados à autoria,</p><p>salvo quando indicada a referência, sendo de inteira responsabilidade da autoria a</p><p>emissão de conceitos.</p><p>Diretor Geral | Valdir Carrenho Junior</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 5</p><p>SUMÁRIO</p><p>CAPÍTULO 01</p><p>CAPÍTULO 02</p><p>CAPÍTULO 03</p><p>CAPÍTULO 04</p><p>CAPÍTULO 05</p><p>CAPÍTULO 06</p><p>CAPÍTULO 07</p><p>CAPÍTULO 08</p><p>CAPÍTULO 09</p><p>CAPÍTULO 10</p><p>CAPÍTULO 11</p><p>CAPÍTULO 12</p><p>CAPÍTULO 13</p><p>CAPÍTULO 14</p><p>08</p><p>17</p><p>27</p><p>41</p><p>55</p><p>65</p><p>73</p><p>80</p><p>94</p><p>105</p><p>112</p><p>125</p><p>141</p><p>160</p><p>INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE</p><p>PRODUÇÃO/FABRICAÇÃO INDUSTRIAIS</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO/FABRICAÇÃO</p><p>MECÂNICA - CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS</p><p>NATUREZA DOS MATERIAIS DE PRODUÇÃO E</p><p>DE FABRICAÇÃO MECÂNICA</p><p>PROPRIEDADES GERAIS DOS MATERIAIS</p><p>USINAGEM</p><p>CONFORMAÇÃO E ESTAMPAGEM</p><p>LAMINAÇÃO</p><p>SOLDAGEM</p><p>FORJAMENTO</p><p>FUNDIÇÃO - CARACTERÍSTICAS GERAIS</p><p>FUNDIÇÃO POR MOLDAGEM EM AREIA</p><p>FUNDIÇÃO DE PRECISÃO E FUNDIÇÃO POR</p><p>MOLDE PERMANENTE</p><p>FUNDIÇÃO POR MOLDAGEM EM CASCA E</p><p>POR CENTRIFUGAÇÃO</p><p>PROCESSOS DE TRANSFORMAÇÃO DE</p><p>MATERIAIS PLÁSTICOS - INJEÇÃO E</p><p>EXTRUSÃO</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 6</p><p>SUMÁRIO</p><p>CAPÍTULO 15 169AUTOMAÇÃO DOS PROCESSOS DE</p><p>PRODUÇÃO E DE FABRICAÇÃO</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 7</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Olá Estudantes!</p><p>Sejam bem vindos à disciplina de processos de produção. Nesta unidade vamos</p><p>aprofundar o nosso conhecimento a respeito dos principais processos de fabricação</p><p>utilizados na maioria das indústrias de transformação de materiais metalúrgicos e</p><p>materiais plásticos.</p><p>Buscar competitividade nos mais variados mercados direciona as organizações</p><p>a aperfeiçoar seus processos, focando na diminuição de custos e aumento dos</p><p>lucros líquidos. De modo geral os processos e mais especificamente os processos</p><p>de fabricação são os meios pelos quais as organizações agregam valor aos seus</p><p>produtos e serviços. Os processos de fabricação são utilizados para dar forma às</p><p>peças, normalmente metálicas ou plásticas, no entanto, também são utilizados em</p><p>diversos outros tipos de materiais.</p><p>O responsável por definir qual a sequência de processo e qual o processo de</p><p>fabricação mais indicado para determinado produto deve conhecer as características e</p><p>as limitações de cada processo produtivo, pois, na maioria dos casos, existe uma série</p><p>de processos que podem ser usados em um componente. No entanto, a seleção final</p><p>depende de inúmeros fatores, normalmente ligados à capacidade técnica (geometria,</p><p>tolerâncias e acabamento superficial), econômica e de produtividade.</p><p>Dentro dos nossos estudos, vamos perceber que um processo de fabricação industrial</p><p>é um evento que acontece sempre que os elementos matéria, energia e informação</p><p>são transformados e originam produtos tangíveis e não um serviço. Isso implica que</p><p>os processos industriais ocorrem em empresas industriais e de fabricação em geral.</p><p>Então, vamos conhecer mais sobre esses processos de produção? Bons estudos!</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 8</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS</p><p>DE PRODUÇÃO/FABRICAÇÃO</p><p>INDUSTRIAIS</p><p>Buscar competitividade nos mais variados mercados direciona as organizações</p><p>a aperfeiçoar seus processos, focando na diminuição de custos e aumento dos</p><p>lucros líquidos. De modo geral os processos e mais especificamente os processos</p><p>de fabricação são os meios pelos quais as organizações agregam valor aos seus</p><p>produtos e serviços. Os processos de fabricação são utilizados para dar forma às</p><p>peças, normalmente metálicas. No entanto, também são utilizados em diversos tipos</p><p>de materiais.</p><p>O responsável por definir qual a sequência de processo mais indicado para</p><p>determinado produto deve conhecer as características e as limitações de cada</p><p>processo, pois, na maioria dos casos, existe uma série de processos que podem ser</p><p>usados em um componente. No entanto, a seleção final depende de inúmeros fatores,</p><p>normalmente ligados à capacidade técnica (geometria, tolerâncias e acabamento</p><p>superficial), econômica e de produtividade.</p><p>Dentro dos nossos estudos, um processo da fabricação industrial é um evento que</p><p>acontece sempre que os elementos matéria, energia e informação são transformados e</p><p>originam produtos tangíveis e não um serviço. Isso implica que os processos industriais</p><p>ocorrem em empresas industriais e de fabricação em geral.</p><p>1.1 Processos e Produção</p><p>Quando tratamos de processos e de produção, devemos direcionar as definições dos</p><p>principais termos e conceitos utilizados para posteriormente relacionar estes conceitos</p><p>formando novos conhecimentos. A seguir são mostradas as duas definições citadas:</p><p>PROCESSO - é o conjunto de atividades relacionadas e ordenadas com que um</p><p>determinado objetivo é alcançado. Nas áreas de engenharia que se relacionam com</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 9</p><p>as atividades industriais, o conceito de processo adquire grande importância, devido</p><p>à prática exigida em termos de conhecimento destes profissionais: PLANEJAR,</p><p>INTEGRAR, ORGANIZAR, GERENCIAR E VERIFICAR. Essas atividades permitem que</p><p>os engenheiros alcancem seus objetivos no exercício de sua profissão.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O engenheiro que atua diretamente ligado às atividades industriais deve considerar</p><p>os processos de produção como uma ferramenta para:</p><p>• O desenho e definição de planos, programas e projetos.</p><p>• O projeto, integração, organização, gerenciamento e controle de sistemas</p><p>• Otimização do trabalho</p><p>• A avaliação dos resultados Estabelecimento de padrões de qualidade</p><p>• O aumento e controle da eficiência.</p><p>PRODUÇÃO - é a área, o local onde ocorre o processo produtivo. Os engenheiros</p><p>que atuam nos segmentos industriais consideram a produção ou a manufatura como</p><p>um mecanismo de transformação de materiais em artigos úteis para a sociedade.</p><p>Também é considerada como a estruturação e organização de ações que permitem</p><p>a um sistema realizar uma determinada tarefa.</p><p>Dentro da engenharia de produção e da engenharia industrial, é necessário limitar a</p><p>definição de processo industrial a um evento que acontece sempre que os elementos</p><p>existem e são transformados em elementos fundamentais: matéria, energia e informação,</p><p>sendo que podem originar produtos tangíveis. Isso implica que os processos industriais</p><p>de produção industrial ocorrem em empresas de manufatura e de fabricação e não</p><p>em empresas de serviço.</p><p>1.2 Processos Administrativos e Processos de Produção</p><p>Para mostrar uma estrutura, a relação e a sequência de ações que dão como</p><p>resultado alguns produtos ou serviços de uma organização, podemos utilizar uma</p><p>representação sintética das atividades de produção ou organização por meio de</p><p>diagramas. Assim, um diagrama de processo é a representação gráfica de todas as</p><p>ações necessárias para alcançar a operação de um determinado processo.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 10</p><p>O desdobramento de uma estratégia produtiva é a oportunidade, estando claros os</p><p>objetivos, de aplicar um gestão eficaz na indústria, que, de forma clara, inclui também</p><p>os processos</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 48</p><p>Como base no exposto acima, pode-se considerar que as propriedades dos materiais</p><p>podem ser agrupadas com base em diferentes critérios. Do ponto de vista técnico,</p><p>podemos estabelecer a seguinte classificação para as quatro propriedades gerais</p><p>dos materiais:</p><p>• Propriedades organolépticas</p><p>• Propriedades químicas</p><p>• Propriedades físicas</p><p>• Propriedades funcionais</p><p>4.2.1 Propriedades Organolépticas</p><p>Segundo Chang e College (2011), todas as substâncias puras apresentam</p><p>individualmente diversas propriedades específicas. Quando tais características</p><p>podem ser percebidas pelos sentidos humanos recebem o nome de propriedades</p><p>organolépticas (do grego, organon, organismo, letpos, que impressiona), sendo elas: cor,</p><p>brilho, odor, sabor e textura. Estas propriedades, por exemplo, são muito identificáveis</p><p>nos alimentos, sendo características naturais destes, sendo elementos que conseguem</p><p>diferenciá-los uns dos outros. Essas propriedades podem ser capturadas tanto pelo</p><p>paladar quanto pela visão ou olfato.</p><p>https://www.infoescola.com/quimica/substancia-pura/</p><p>https://www.infoescola.com/biologia/sistema-sensorial/</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 49</p><p>Figura 6 – Vários tipos de alimentos</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/vista-superior-de-alimentos-saudaveis-para-a-composicao-de-aumento-de-imunidade_13108499.</p><p>htm#query=alimentos&position=0&from_view=search</p><p>Ainda segundo Chang e College (2011), a cor é uma propriedade organoléptica</p><p>percebida pela visão e ditada pelos comprimentos de ondas do espectro eletromagnético.</p><p>Os olhos, órgãos receptores, são sensíveis à radiação eletromagnética dentro de uma</p><p>faixa específica, denominada espectro visível.</p><p>A visão humana consegue interpretar a cor que está compreendida num espectro</p><p>entre 350 nm e 700 nm, ou seja, do vermelho ao violeta. Essa propriedade pode</p><p>ser útil no exame físico de alguns alimentos, como vegetais e carnes, por exemplo.</p><p>Tais produtos, quando deteriorados, apresentam uma coloração diferente do comum,</p><p>impedindo que o consumidor adquira algo estragado, por exemplo.</p><p>Figura 7 – Alimento estragados (pimenta)</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/vista-superior-de-alimentos-saudaveis-para-a-composicao-de-aumento-de-imunidade_13108499.</p><p>htm#query=alimentos&position=0&from_view=search</p><p>Segundo Aguilera & Stanley (1999), quando uma substância é capaz de refletir a luz,</p><p>diz-se que ela possui brilho. Essa propriedade organoléptica também é percebida pela</p><p>visão e representa uma das três dimensões da cor. Os metais em geral são materiais</p><p>de alto brilho, uma de suas características mais importantes. Existem, por outro lado,</p><p>materiais com baixo brilho, como é o caso da madeira.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 50</p><p>Figura 8 – Carro vermelho brilhante com rodas de metal e peças plásticas</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/farois-do-novo-carro-vermelho-na-concessionaria_9277095.htm#query=carro%20brilhante&position=4&from_</p><p>view=search</p><p>Segundo Almeida et al (1999), o odor é definido como tudo aquilo que pode ser</p><p>definido pelas células olfativas. Substâncias que despertam a percepção do olfato</p><p>recebem o nome de odorantes, enquanto aquelas que não o fazem são denominadas</p><p>inodoras. A percepção do odor se faz uma importante função biológica, uma vez que,</p><p>é por meio dessa propriedade que a maioria das espécies animais, especialmente os</p><p>carnívoros, consegue identificar a presença da fêmea, presas e predadores. Flores</p><p>que possuem aromas característicos atraem facilmente insetos e morcegos, agentes</p><p>polinizadores que contribuem para sua reprodução assexuada. Os alimentos também</p><p>possuem cheiros característicos, o que pode despertar ou inibir o desejo de consumi-los.</p><p>Figura 9 – Abelha atraída pelo odor das flores</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/close-de-uma-abelha-em-uma-flor-de-camomila_13411366.htm#query=abelhas%20e%20flores&position=0&from_</p><p>view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 51</p><p>Ainda segundo Almeida et al (1999), o sabor é o produto da combinação das</p><p>sensações de gosto e sabor, percebida pelo paladar. A identificação do sabor ocorre</p><p>graças às papilas gustativas presentes na língua, que são capazes de reconhecer</p><p>o doce, o amargo, o azedo e o salgado. Existem substâncias desprovidas de sabor,</p><p>como, por exemplo, a água pura.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Levando em consideração que jamais se deve cheirar ou ingerir qualquer tipo de</p><p>substância desconhecida, o uso das propriedades organolépticas para identificação</p><p>de substâncias não é recomendado. Quando queremos identificar uma substância,</p><p>jamais devemos usar as propriedades organolépticas para isso. Isso oferece risco</p><p>à saúde, pois não sabemos se trata-se de um material tóxico ou não. Elas devem</p><p>ser utilizadas como complemento às outras propriedades. Tais características</p><p>da matéria podem ser aplicadas apenas como auxiliares no reconhecimento de</p><p>compostos químicos.</p><p>Considerando a textura dos mais variados tipos de materiais, a textura é uma</p><p>propriedade percebida pelo tato. A textura representa o aspecto da superfície, que</p><p>pode ser lisa, rugosa, áspera, macia, ondulada. Em escadas, por exemplo, existem</p><p>fitas que chamamos de antiderrapantes, a superfície dessa fita é áspera e causa um</p><p>atrito, ou seja, oferece resistência ao deslizamento do sapato impedindo que a pessoa</p><p>escorregue e se machuque.</p><p>4.2.2 Propriedades Físico-Químicas</p><p>Para efeitos de melhor compreensão vamos reunir as propriedades físicas e químicas</p><p>em um único tópico pois existe cientificamente e tecnicamente uma interdependência</p><p>destas propriedades.</p><p>As propriedades físico-químicas são aquelas que nos dão informações sobre o</p><p>comportamento do material diante de diferentes ações externas, como aquecimento,</p><p>deformações ou ataque de produtos químicos. Essas propriedades são devidas à</p><p>estrutura microscópica do material já que de fato, é a configuração eletrônica dos</p><p>átomos que determina os tipos de ligações atômicas que ele pode realizar e são</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 52</p><p>estas ligações químicas que contribuem de forma efetiva para forjar as propriedades</p><p>de cada material.</p><p>Entre as propriedades físico-químicas mais comuns temos:</p><p>• Calor específico</p><p>• Condutividade elétrica</p><p>• Condutividade térmica</p><p>• Magnetismo</p><p>• Óticas</p><p>• Peso específico</p><p>• Dilatação térmica</p><p>• Ponto de congelamento</p><p>• Ponto de ebulição</p><p>• Ponto de Fusão</p><p>• Resistência à corrosão</p><p>• Resistência à oxidação</p><p>O calor específico é a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura</p><p>de um corpo em 1ºC. Indica a maior ou menor dificuldade que a referida substância</p><p>apresenta para sofrer mudanças de temperatura sob o fornecimento de calor.</p><p>A condutividade elétrica é a capacidade de um corpo permitir a passagem de corrente</p><p>elétrica por ele. De acordo com essa propriedade, os materiais podem ser condutores</p><p>(cobre, alumínio), isolantes (mica, papel) ou semicondutores (silício, germânio). O</p><p>exemplo do alicate do eletricista é muito representativo. Utiliza um material metálico</p><p>condutor devido às suas propriedades de resistência mecânica, mas isolado com um</p><p>material isolante na área onde a ferramenta entra em contato com o eletricista, para</p><p>evitar problemas de choques elétricos quando da sua utilização.</p><p>Figura 10 – Ferramentas e equipamentos elétricos – partes condutoras e isolantes</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/conceito-de-vista-superior-de-eletricista-ou-ferramentas-eletricas_25198685.htm#query=ferramentas%20</p><p>el%C3%A9tricas&position=4&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 53</p><p>A condutividade térmica é a capacidade de um corpo em permitir a passagem do</p><p>calor.</p><p>O material com o qual as panelas são feitas, por exemplo, deve ser condutor</p><p>térmico, para que transmita o calor do fogo para os alimentos.</p><p>O magnetismo é a capacidade de um corpo em reagir na presença de campos</p><p>magnéticos. Como por exemplo, o ímã tem propriedades magnéticas. Dependendo do</p><p>comportamento diante dos campos magnéticos, os materiais podem ser: diamagnético</p><p>(ouro, cobre), quando se opõem a um campo magnético aplicado, de modo que o</p><p>campo é enfraquecido por dentro; paramagnético (alumínio, platina) quando o campo</p><p>magnético interno é um pouco maior do que o aplicado; ferromagnético (ferro, níquel)</p><p>quando o campo magnético é fortalecido dentro dos materiais sendo que esses</p><p>materiais são usados como núcleos magnéticos em transformadores e bobinas em</p><p>circuitos elétricos e eletrônicos.</p><p>Em termos de propriedades ópticas, estas propriedades são aquelas que determinam</p><p>a aptidão de um material em permitir ou não a passagem da luz por ele. Um material</p><p>pode ser transparente (vidro, celofane) quando permite que possa ser visto claramente</p><p>os objetos localizados atrás dele; translúcido (alabastro, mármore) quando deixa a luz</p><p>passar, mas não permite que você veja claramente através dele, é opaco (madeira,</p><p>papelão) quando impede a passagem da luz através dele.</p><p>O peso específico é a relação de quociente entre a massa e o volume de um material</p><p>e é conhecido como densidade sendo dado pela equação d = m/V.</p><p>A dilatação térmica é a variação nas dimensões que os materiais sofrem quando</p><p>sua temperatura é modificada. Esta variação é dada pela expressão: ΔL = Li.K.Δt, sendo</p><p>Li o comprimento inicial do material, K o coeficiente de dilatação linear do material</p><p>(depende de cada material) e Δt a variação de temperatura.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Na instalação de uma via férrea cujos trilhos são fabricados em ferro fundido, existe</p><p>uma distância mínima na qual devem ser colocados dois trilhos consecutivos, se os</p><p>mesmos tiverem 30 m de comprimento. Imaginando que a temperatura na zona de</p><p>instalação destes trilhos variar entre 38ºC no verão e -13ºC no inverno, qual seria a</p><p>distância mínima que dois trilhos devem ser instalados?</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 54</p><p>O ponto de congelamento é a temperatura na qual um líquido se transforma em</p><p>sólido. A água, por exemplo, tem seu ponto de congelamento, como todos sabemos,</p><p>a 0ºC.</p><p>O ponto de ebulição é a temperatura na qual um líquido se transforma em gás.</p><p>O ponto de fusão é a temperatura na qual um corpo em estado sólido se transforma</p><p>em líquido.</p><p>A resistência à corrosão é o comportamento que os materiais apresentam ao entrar</p><p>em contato com determinados produtos químicos, principalmente ácidos em ambientes</p><p>úmidos.</p><p>A resistência à oxidação é a capacidade dos materiais de ceder elétrons ao oxigênio</p><p>na atmosfera.</p><p>4.2.3 Propriedades Funcionais</p><p>As propriedades chamadas de funcionais são determinadas propriedades que</p><p>os materiais podem apresentar e que estão associadas com uma funcionalidade</p><p>específica, como a condução de eletricidade, a absorção do calor, etc. Neste caso, para</p><p>a realização de um determinado projeto de produto onde vá se utilizar um determinado</p><p>tipo de material com este tipo de propriedade, o projeto também pode combinar essas</p><p>funcionalidades dos materiais com materiais estruturais para atingir funcionalidades</p><p>estratégicas definidas por determinados setores industriais.</p><p>As combinações de materiais geram os chamados materiais compósitos, misturas</p><p>imiscíveis nas quais um dos materiais atua como matriz de suporte ou aglutinante.</p><p>Também são chamados de reforçados, quando um dos materiais atua como reforço</p><p>(fibras). Dependendo da matriz (material mais predominante), são chamadas de</p><p>matriz orgânica (polímeros) ou inorgânica (metálica, cerâmica). Um compósito com</p><p>uma matriz polimérica que liga cristais cerâmicos com propriedades piezoelétricas é</p><p>frequentemente chamado de piezoelétrico orgânico.</p><p>Dentro deste contexto, temos também os ecocompósitos que são definidos como</p><p>compostos de matriz orgânica reforçada, nos quais a matriz ou o reforço são de</p><p>origem natural.</p><p>Já os metamateriais (MM) são materiais com estruturas eletromagnéticas artificiais</p><p>com propriedades incomuns não encontradas diretamente na natureza, como índice</p><p>de refração negativo (NRI) ou permissividade magnética negativa.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 55</p><p>CAPÍTULO 5</p><p>USINAGEM</p><p>Conforme já vimos anteriormente, os processos de fabricação são meios de agregar</p><p>valor aos produtos e serviços. São utilizados para dar forma às peças - normalmente</p><p>metálicas, mas que também podem ser feitas de outros materiais. Com a finalidade de</p><p>transformar matérias-primas em produtos acabados, os processos são amplamente</p><p>utilizados nas indústrias automobilística, de máquinas agrícolas, metalúrgica, de móveis,</p><p>etc., e a competitividade do mercado faz com que as organizações procurem formas de</p><p>aperfeiçoar os seus processos, com o objetivo de diminuir custos e alavancar lucros.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>A sequência de fabricação mais indicada para cada produto depende das</p><p>características e limitações do processo empregado. Na maioria dos casos,</p><p>existe uma série de processos que podem ser utilizados para a produção de um</p><p>componente; porém, a escolha depende de fatores relacionados às capacidades</p><p>técnicas (geometria, tolerância e acabamento superficial), econômicas e produtivas</p><p>do processo (CHIAVERINI, 1995).</p><p>Um setor de engenharia de manufatura, para ser produtivo ao fabricar os seus</p><p>produtos, precisa extrair o máximo dos seus processos. A seleção do processo é</p><p>fortemente influenciada pelo projeto. Ou seja, os processos, em grande parte, são</p><p>selecionados pela alternativa de projeto, que inclui características como tamanho,</p><p>formato, acabamento, tolerância, escolha do material, entre outros. Portanto, o projetista</p><p>tem a responsabilidade de garantir que o produto esteja em conformidade com os</p><p>requisitos do cliente, atenda às especificações de projeto e permita um nível satisfatório</p><p>de qualidade em todos os seus aspectos. Os processos de fabricação dizem respeito</p><p>aos principais métodos capazes de atribuir determinada forma a um bloco qualquer</p><p>de metal.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 56</p><p>Na maioria dos casos, existe mais de uma opção de processo para ser utilizado no</p><p>mesmo componente, sendo que a seguir são citados alguns fatores que devem ser</p><p>considerados para a seleção do processo (Switf & Booker, 2014):</p><p>• a quantidade de peças a serem fabricadas;</p><p>• o custo do equipamento;</p><p>• o custo com ferramental;</p><p>• o tempo de processamento;</p><p>• o custo e a disponibilidade de material;</p><p>• a forma e a dimensão do componente;</p><p>• os requisitos de tolerância;</p><p>• a necessidade de acabamento de superfície;</p><p>• o tratamento térmico.</p><p>5.1 Usinagem - Classificações</p><p>Os processos de usinagem são um campo vasto de estudos e de possibilidades</p><p>sendo que nesta unidade vamos nos aprofundar somente em alguns processos que</p><p>são considerados mais tradicionais e corriqueiros dentro dos processos de fabricação.</p><p>Para estudos realmente mais aprofundados destes processos é importante o estudo</p><p>dos processos de remoção dos materiais e da teoria de corte, dos fluídos de corte,</p><p>das ferramentas de corte e de todos os fundamentos associados com as máquinas</p><p>ferramentas.</p><p>Segundo a norma DIN 8580, a definição de usinagem praticamente é aplicada para</p><p>todos os processos de fabricação onde ocorrem remoção de material sob a forma de</p><p>cavacos, sendo, então, um processo de manufatura subtrativa. Em termos técnicos,</p><p>a usinagem é uma operação que provoca a remoção de material sob a forma de</p><p>cavaco, sendo cavaco uma porção efetiva de material da peça retirada pela ferramenta,</p><p>caracterizado por apresentar forma irregular.</p><p>O processo de remoção de material ocorre através do efetivo contato e interferência</p><p>entre uma ferramenta e uma peça,</p><p>sendo a ferramenta constituída de um material</p><p>de dureza e resistência muito superior à do material da peça sendo que existe a</p><p>necessidade de ocorrência de um movimento relativo entre peça e ferramenta. O</p><p>processo de forma global é baseado nos princípios de mecânica aplicada (cinemática,</p><p>atrito e deformação), nos princípios de termodinâmica (geração e propagação de calor)</p><p>e nas propriedades dos materiais (HUTCHINGS, 1992).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 57</p><p>Os componentes fabricados pelos processos convencionais, como fundição e</p><p>forjamento, normalmente apresentam superfície mais grosseira, o que requer um</p><p>acabamento. Para alguns tipos de componentes ou necessidades específicas dos</p><p>ambientes industriais, os processos de fundição e forjamento não apresentam os</p><p>melhores resultados em termos de custo e produtividade, sendo que o processo de</p><p>usinagem é uma excelente forma de se buscar o equilíbrio entre estes dois itens, além</p><p>de proporcionar bons níveis de acabamento superficial para os mais variados tipos</p><p>de materiais, ao mesmo tempo que permite a obtenção de dimensões mais precisas.</p><p>Os processos de usinagem possuem uma importância fundamental dentro da</p><p>indústria metalomecânica já que a maior parte de todos os produtos industrializados</p><p>em alguma de suas etapas de produção sofre algum tipo de usinagem no seu fluxo.</p><p>Na figura 1, a seguir, vemos uma sequência básica dos processos de usinagem.</p><p>Figura 1 – Sequência básica dos processos de usinagem</p><p>Fonte: STOETERAU (2020).</p><p>Em termos de classificação geral dos processos de usinagem, a tabela 1, a seguir,</p><p>nos mostra uma classificação genérica com base na geometria da ferramenta e no</p><p>tipo de processo.</p><p>Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida Usinagem com Ferramenta de Geometria Não-Definida Usinagem por remoção não convencional</p><p>Torneamento Retífica Térmica</p><p>Fresagem Brunimento Química</p><p>Furação Lapidação Eletroquímica</p><p>Rosqueamento Lixamento Ultra-som</p><p>Alargamento Polimento Jato d’água</p><p>Brochamento Jateamento</p><p>Serragem Tamboreamento</p><p>Aplainamento</p><p>Tabela 1: Classificação geral dos processos de usinagem</p><p>Fonte: Próprio autor</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 58</p><p>Perceba que todos estes processos são muito dependentes das máquinas-</p><p>ferramentas utilizadas. Em todas as máquinas-ferramentas de usinagem, três eixos</p><p>são considerados em cada um dos quais pode desenvolver dois tipos de movimento:</p><p>Rotativo e Linear. As máquinas-ferramentas se distinguem principalmente pelas funções</p><p>que desempenham, bem como o tipo de peças que podem produzir. E geralmente</p><p>podem ser divididas levando-se em consideração os movimentos que elas fazem</p><p>durante a usinagem de peças, sendo estes movimentos de trabalho e de alimentação,</p><p>assumidos pela ferramenta ou peça. (KIMINAMI et al, 2013).</p><p>Nas operações de usinagem convencional, uma porção de material é retirada pela</p><p>ação de uma ferramenta de corte, a qual possui geometria definida, resultando na</p><p>produção de cavaco. O cavaco pode possuir diversas formas, que podem variar de</p><p>acordo com o tipo de material, a geometria da ferramenta, a profundidade de corte</p><p>e o avanço da ferramenta. Na usinagem, utiliza-se também o fluido de corte, que é</p><p>aplicado diretamente na ferramenta, a fim de refrigerar, lubrificar, proteger contra a</p><p>oxidação e limpar a região da usinagem. A quantidade de operações de usinagem é</p><p>muito ampla, de um modo geral.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>A escolha de um determinado processo de usinagem pode até parecer uma</p><p>atividade simples, mas exige conhecimento técnico profundo dos métodos e</p><p>processos existentes, além de experiência prática a respeito das possibilidades</p><p>e limitações dos mais variados processos. Você já imaginou que a atividade de</p><p>usinagem, se for mal escolhida e mal executada pode resultar em problemas de</p><p>aumento de custos, perdas de materiais e risco de segurança para as pessoas?</p><p>5.1.1 Torneamento</p><p>O processo de torneamento trata-se de um processo mecânico de usinagem</p><p>conforme figura 2, a seguir, utilizado em superfícies de revolução, em que se usa uma</p><p>ferramenta de geometria definida monocortante. Para realizar a operação, a peça gira</p><p>em torno do eixo principal de rotação da máquina, e a ferramenta faz a translação ao</p><p>mesmo tempo. É uma operação de usinagem com retirada de cavacos e que permite</p><p>a elaboração de partes da revolução (cilíndrica, cônica e esférica), por movimento de</p><p>rotação uniforme em torno do eixo fixo da peça de trabalho.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 59</p><p>Figura 2 – Processo de torneamento</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-premium/maquina-de-torno-profissional-de-fabricacao-conceito-industrial-torno-digital-moderno-programavel-com-suporte-de-</p><p>lamina-tipo-torre-de-controle-de-programa-digital_26359083.htm</p><p>Este processo usa uma ferramenta de corte com uma aresta de corte simples</p><p>destinada a remover material de uma peça de trabalho rotativa. Em geral, é um processo</p><p>aplicado na fabricação de peças simétricas de revolução. Necessita que a ferramenta</p><p>esteja na altura exata do eixo de centro da peça e da máquina para efetuar corretamente</p><p>o corte e distribuir os esforços.</p><p>Nesse processo, o metal é removido em altas velocidades. São utilizados ferramentas</p><p>e parâmetros de corte controlados. O objetivo é obter um determinado formato na</p><p>peça, conforme se percebe na figura 3, com dimensões e rugosidade superficial</p><p>específicas, seguindo orientações definidas no desenho da peça ou no desenho da</p><p>folha de processo. Ao mesmo tempo, procura-se obter uma forma de cavaco controlada</p><p>e aceitável (Lira, 2017).</p><p>Em um torno, de forma corriqueira e regular, podem ser realizadas atividades de</p><p>desbaste e de acabamento dos seguintes tipos de superfície:</p><p>• Cilíndrico (exterior e interior)</p><p>• Cônicas (exterior e interior)</p><p>• Curvo ou hemisférico</p><p>• Irregular (mas de acordo com um centro de rotação)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 60</p><p>A figura 3, a seguir, mostra os principais tipos de operações que o torneamento</p><p>pode realizar.</p><p>Figura 3 – Principais tipos de operações de torneamento</p><p>Fonte: KIMINAMI et al (2013, p. 114)</p><p>5.1.2 Furação</p><p>Este processo geralmente é utilizado para se obter furos cilíndricos em uma peça,</p><p>conforme mostrado na figura 4, a seguir. Usa-se uma broca, normalmente multicortante,</p><p>que gira contra a peça, resultando em um movimento de corte axial, com remoção</p><p>de cavaco. A máquina na qual a broca é montada para executar o processo é a</p><p>furadeira (Lira, 2017). Porém, a furação pode ser realizada também em fresadoras</p><p>convencionais e em centros de usinagem. Nessas máquinas, a peça se mantém fixa,</p><p>e o movimento de corte ocorre apenas na ferramenta. Também é possível realizar o</p><p>processo de furação nos tornos, mas esse processo é um pouco diferente: a peça</p><p>gira e a broca se mantém estática. Na figura 4, a seguir, mostra-se um processo de</p><p>furação tradicional.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 61</p><p>Figura 4 – Processo de furação</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/furo-de-perfuracao-no-metal-com-broca-gigante-na-fabrica-de-aco-por-trabalhador-masculino_25129759.htm</p><p>5.1.3 Fresamento</p><p>A fresagem é uma operação de usinagem na qual o processo de corte é executado</p><p>por uma ferramenta cilíndrica rotativa que possui várias arestas afiadas de corte. O</p><p>eixo de rotação da ferramenta de corte é perpendicular ao eixo de direção de avanço</p><p>do corte, sendo esta uma das principais características que diferenciam a fresagem</p><p>de outros processos de fabricação.</p><p>Neste processo, a ferramenta de corte multicortante, chamada de fresa, faz a retirada</p><p>do sobremetal da superfície de uma peça, na forma de cavaco. Segundo Kiminami et</p><p>al. (2013), o objetivo é formar superfícies planas, retilíneas ou prismáticas, simples ou</p><p>complexas, com a forma, a dimensão,</p><p>a tolerância e o acabamento desejados, conforme</p><p>mostrado na figura 5, a seguir. De modo geral, a fresa é um tipo de ferramenta multi</p><p>corte na qual as superfícies cortantes estão distribuídas simetricamente ao redor de</p><p>um eixo.</p><p>O fresamento é uma operação de corte interrompido onde os dentes da fresa entram</p><p>e saem da peça a cada revolução. Isso interrompe a ação de corte e sujeita os dentes</p><p>da fresa a um ciclo de forças de impacto e choque térmico em cada rotação. O</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 62</p><p>material da ferramenta e a geometria de corte devem ser projetados para resistir a</p><p>essas condições.</p><p>Figura 5 – Processo de fresagem</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/retrato-de-um-jovem-trabalhador-em-um-capacete-em-uma-grande-usina-de-metais_10519407.htm</p><p>Segundo Kiminami et al. (2013), nos processos de fresagem, os movimentos de</p><p>rotação ao redor do seu eixo e o movimento de translação (avanço) permitem que cada</p><p>uma das arestas cortantes, chamadas de dentes ou facas, retire a parte do material</p><p>que lhe compete nessa combinação de rotação e translação.</p><p>A forma geométrica criada pelo fresamento é uma superfície plana. Podem ser</p><p>criadas outras formas usando o caminho da ferramenta de corte ou a forma da</p><p>ferramenta. Devido à variedade de formas possíveis e suas altas velocidades de</p><p>produção, a fresagem é uma das operações de usinagem mais versáteis e utilizadas</p><p>no campo da usinagem em geral.</p><p>4.1.4 Serramento</p><p>Este processo visa dividir ou seccionar uma peça em mais partes ou, ainda, separar</p><p>partes não necessárias de material para chegar ao formato final requerido. São usadas</p><p>ferramentas chamadas de serras em equipamentos manuais ou de acionamento</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 63</p><p>eletromecânico (KIMINAMI et al, 2013). O corte de materiais ocorre, na grande maioria</p><p>dos casos, nas primeiras etapas dos processos produtivos, já que as barras de aço são</p><p>adquiridas das usinas com vários metros de comprimento. Dessa forma, o material</p><p>precisa ser cortado conforme a medida de cada peça. Por se tratar de um processo</p><p>em que o acabamento e a precisão são baixos, as peças são cortadas com alguns</p><p>milímetros a mais. Por exemplo, se a peça pronta fica com 60 mm, ela deverá ser</p><p>cortada com 62 mm nessa etapa, para que seja realizada a usinagem posterior, a fim</p><p>de garantir as medidas indicadas no desenho.</p><p>4.1.5 Roscamento</p><p>Trata-se de um processo de fabricação utilizado para a obtenção de filetes, por</p><p>meio da abertura de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies</p><p>cilíndricas ou cônicas de revolução. A peça ou a ferramenta gira, e uma delas se</p><p>desloca de acordo com uma trajetória retilínea paralela ou inclinada em relação ao</p><p>eixo de rotação (SWIFT & BOOKER, 2014).</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O roscamento pode ser realizado tanto nos tornos quanto nas fresadoras e</p><p>furadeiras. A diferença é que, em torno, podem ser obtidas roscas externas e</p><p>internas, enquanto nas fresadoras e furadeiras convencionais somente roscas</p><p>internas podem ser obtidas.</p><p>4.1.6 Processos especiais de usinagem</p><p>Processos especiais de usinagem (também chamados de avançados, não</p><p>convencionais ou não tradicionais) contam com química, eletricidade, lasers e feixes</p><p>de alta energia como fontes de energia para remover o material das peças. Este tipo</p><p>de processo pode ser aplicado na usinagem de materiais metálicos e não metálicos.</p><p>Esses processos, que foram introduzidos na prática por volta de 1940, não removem</p><p>material da peça pela geração de cavacos como na usinagem e retificação clássica,</p><p>mas sim por meios como dissolução em água, dissolução química, ataque químico,</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 64</p><p>fusão, evaporação, ação hidrodinâmica, etc. Em algumas ocasiões, podem ser usadas</p><p>partículas abrasivas ainda mais finas do que aquelas usadas na retificação.</p><p>Segundo Groover (2007), dentro do contexto da atual revolução industrial, gerada pela</p><p>introdução de novas tecnologias nos processos de fabricação, podemos perceber de</p><p>modo geral algumas tendências muito modernas e que estão influenciando a indústria</p><p>de transformação em todo o mundo sendo que entre elas podemos citar:</p><p>• Manufatura aditiva: geralmente conhecida como impressão 3D, que ganhou</p><p>relevância nas indústrias automotiva, aeronáutica e médica, pela flexibilidade</p><p>que oferece para construir praticamente qualquer coisa.</p><p>• Manufatura hiperflexível: mais do que uma tecnologia, é um conjunto de</p><p>tecnologias que tende a personalizar totalmente os produtos fabricados, o que</p><p>envolve não só a mercadoria em si, mas também a cadeia de suprimentos.</p><p>• Manufatura digital: ao adotar ferramentas e máquinas de software auxiliadas</p><p>por computador, as fábricas visam trabalhar de forma mais eficiente e produtiva.</p><p>O que é interessante sobre esta tendência é sua flexibilidade para se adaptar a</p><p>qualquer tipo de indústria e em qualquer ponto da cadeia de suprimentos. Por</p><p>meio dela, é possível fazer previsões e reduzir custos de manutenção ou reduzir</p><p>o tempo de inatividade na operação. Além disso, as fábricas podem empregar</p><p>equipamentos de materiais ou adquirir equipamentos para reduzir estoques,</p><p>além de recorrer a ferramentas mais avançadas, como a realidade aumentada.</p><p>• Fabricação circular: é uma tendência que surge em resposta ao fato de que</p><p>algumas indústrias e segmentos já mostram dificuldades em encontrar suas</p><p>matérias-primas e também à necessidade de desenvolver um novo tipo de</p><p>fabricação que permita garantir o fluxo contínuo das mercadorias, focando num</p><p>respeito maior ao meio ambiente e no reaproveitamento geral dos materiais na</p><p>cadeia de valor.</p><p>É muito importante destacar que, nos processos de usinagem, o conhecimento e a</p><p>experiência do operador são de grande importância ao se iniciar a fabricação de uma</p><p>peça, pois os parâmetros são inseridos com base nessas premissas. Por exemplo,</p><p>se você estiver começando a trabalhar uma peça pelo processo de torneamento e</p><p>os parâmetros de utilização da ferramenta estiverem inadequados, isso ocasionará a</p><p>formação de um cavaco considerado desfavorável, podendo até mesmo causar um</p><p>acidente de trabalho.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 65</p><p>CAPÍTULO 6</p><p>CONFORMAÇÃO E ESTAMPAGEM</p><p>6.1 Conformação</p><p>Segundo Groover (2007), estampagem ou conformação é o nome genérico dos</p><p>processos nos quais se aplica uma força externa sobre a matéria-prima, obrigando-a</p><p>a tomar a forma desejada por deformação plástica. O volume e a massa do metal</p><p>se conservam nesse processo. É utilizado para a fabricação de cabines, suportes</p><p>de montagem, acessórios elétricos, latas, chassis de máquina e painéis de carcaça</p><p>automotiva.</p><p>Em geral, os processos de conformação são utilizados para a obtenção de peças de</p><p>diferentes formas e para os mais diferentes produtos industriais sendo que o material</p><p>é submetido a uma série de processos de modelagem, que são escolhidos a partir do</p><p>tipo de material utilizado e também da sua aplicação final.</p><p>Figura 1: Prensa dobradeira - conformação</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-premium/prensa-dobradeira-hidraulica-de-tamanho-medio-controlada-por-computador-com-ferramenta_25507066.</p><p>htm#query=conforma%C3%A7%C3%A3o&position=26&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 66</p><p>Quando um material é submetido a tensões ele pode se deformar sendo que esta</p><p>deformação pode ocorrer de duas formas: por deformação plástica ou por ruptura</p><p>do material. No processo de deformação plástica a tensão de trabalho é menor que</p><p>a tensão de ruptura do material, podendo ter atuação de temperatura ou não. Neste</p><p>processo não ocorre remoção de material sendo que o material é conformado dentro de</p><p>um molde ou matriz (LIRA, 2017). Entre as técnicas que podem ser classificadas neste</p><p>caso temos: forjamento,</p><p>extrusão, trefilação, laminação e estampagem. Algumas destas</p><p>técnicas produzem o produto final diretamente, mas em alguns casos, é necessária a</p><p>execução de processos complementares para a obtenção do produto final.</p><p>Já no processo de ruptura de material temos a tensão de trabalho maior que</p><p>a tensão de ruptura do material, ocorrendo então a remoção do mesmo. Entre as</p><p>técnicas que podem ser classificadas neste caso temos: torneamento, fresamento,</p><p>aplainamento, retificação, furação, mandrilamento, brunimento, superacabamento,</p><p>serramento, rosqueamento, alargamento, jato d’água, jato abrasivo e fluxo abrasivo.</p><p>ISTO ACONTECE NA PRÁTICA</p><p>Os processos de conformação são utilizados para a obtenção de peças de</p><p>diferentes formas e para os mais diferentes produtos industriais, sendo que o</p><p>material é submetido a uma série de processos de modelagem, que são escolhidos</p><p>a partir do tipo de material utilizado e também da sua aplicação final.</p><p>Os processos de conformação podem ser executados a frio ou à quente, sendo que</p><p>se introduz uma chapa metálica entre duas matrizes ou moldes (superior e inferior),</p><p>sendo uma fixa e o outro móvel, cuja forma deste molde coincide com a forma que</p><p>se deseja dar ao objeto. Assim que as duas matrizes ou moldes se juntam, o material</p><p>se conforma ou a forma fica estampada no material.</p><p>Quando um material é submetido a tensões ele pode se deformar, podendo ocorrer</p><p>de duas formas: por deformação plástica ou por ruptura do material. No processo de</p><p>deformação plástica a tensão de trabalho é menor que a tensão de ruptura do material,</p><p>podendo ter atuação de temperatura ou não. Neste processo não ocorre remoção de</p><p>material, sendo que o material é conformado dentro de um molde ou matriz (LIRA,</p><p>2017). Entre as técnicas que podem ser classificadas, neste caso, temos: forjamento,</p><p>extrusão, trefilação, laminação e estampagem. Algumas destas técnicas produzem o</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 67</p><p>produto final diretamente, mas em alguns casos, é necessária a execução de processos</p><p>complementares para a obtenção do produto final.</p><p>A figura 2, a seguir, mostra a representação de vários processos de manufatura</p><p>classificados em função da aplicação da temperatura na transformação do estado</p><p>da matéria-prima.</p><p>Figura 2: Representação dos vários processos de manufatura classificados em função da aplicação da temperatura na transformação do estado da matéria-</p><p>prima</p><p>Fonte: LIRA (2017, p. 68)</p><p>6.2 Estampagem</p><p>Neste processo, que pode ser executado a frio ou à quente, se introduz uma chapa</p><p>metálica entre duas matrizes ou moldes (superior e inferior), sendo uma fixa e o outro</p><p>móvel, cuja forma deste molde coincide com a forma que se deseja dar ao objeto.</p><p>Assim que as duas matrizes ou moldes se juntam o material se conforma ou a forma</p><p>fica estampada no material. A figura 3, a seguir, mostra um esquema representativo</p><p>do processo de estampagem de peças de carroceria automotiva.</p><p>Dentro dos processos de estampagem, existem alguns procedimentos que são</p><p>mais utilizados, tais como: estampagem profunda ou repuxo profundo, estampagem</p><p>envolvendo corte e dobramento. Para isso, são utilizadas ferrações e formas de corte</p><p>e dobra. Tais processos podem ocorrer a quente ou a frio, sendo mais comum a frio.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 68</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Estampabilidade – É a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir a forma</p><p>de uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentar</p><p>qualquer outro tipo de defeito de superfície ou de forma;</p><p>Resistência Mecânica – Resistência da chapa a ser moldada ou a resistência da</p><p>ferramenta, como a matriz ou o punção, para que possa conformar a chapa.</p><p>Efeito Mola – Alguns materiais possuem a propriedade de voltar ao estado original</p><p>após ser conformado, para chapas estampadas, isso não pode ocorrer.</p><p>A Espessura da Chapa – Isso é um fator muito relevante. Normalmente, quanto</p><p>maior a espessura da chapa, mais resistência ela apresenta. Deve-se verificar o</p><p>projeto da ferramenta de acordo com a chapa a ser estampada.</p><p>Tratamento térmico – Este deve ser realizado de acordo com a peça que irá ser</p><p>estampada. O aço para a estampagem possui parâmetros únicos, ou seja, para</p><p>cada aço utilizado serão aplicados parâmetros de têmpera e revenimento diferentes.</p><p>Figura 3: Esquema representativo do processo de estampagem de peças de carroceria automotiva</p><p>Fonte: O próprio autor.</p><p>A estampagem a quente é um tipo de estampagem feita com o material a uma</p><p>temperatura superior à temperatura de recristalização, que no caso do ferro/aços é de</p><p>910ºC. O produto obtido tem menos rugosidade (mecânica) e precisão dimensional</p><p>do que a frio, mas com a vantagem de poder obter maiores deformações a quente.</p><p>https://serrametal.com.br/tratamento-termico/</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 69</p><p>A estampagem a frio é feita com o material a uma temperatura inferior à temperatura</p><p>de recristalização, de modo que o grão da microestrutura do material é deformado</p><p>durante o processo, obtendo anisotropia na estrutura microscópica. Geralmente é</p><p>aplicado em peças de menor espessura do que quando se trabalha a quente, geralmente</p><p>chapas finas ou chapas de espessura uniforme.</p><p>As principais operações de estampagem a frio são:</p><p>• Puncionamento: perfuração (fazer furos), corte (separação de pedaços de uma</p><p>folha) ou cunhagem.</p><p>• Embutimento.</p><p>• Deformação devido à flexão entre as matrizes: curvas, dobradas ou enroladas.</p><p>Os materiais utilizados na estampagem a frio são dúcteis e maleáveis, tais como</p><p>aços de baixa liga, ligas de alumínio (preferencialmente magnésio, sem cobre), latão,</p><p>prata e ouro.</p><p>6.2 Embutimento</p><p>Neste processo, se introduz uma chapa metálica entre uma punção metálica e uma</p><p>matriz metálica onde a punção pressiona o material contra a forma desejada fazendo</p><p>com que o material se adapte à tensão recebida e se conforme de acordo com a</p><p>forma desejada. Dessa forma são fabricadas as panelas de alumínio, por exemplo.</p><p>Figura 4: Esquema representativo do processo de embutimento de panelas.</p><p>Fonte: O próprio autor.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 70</p><p>6.3 Dobra</p><p>Uma das operações mais comuns na conformação por deformação de metais é</p><p>a dobragem, processo que, desde uma concepção básica, consiste na fabricação de</p><p>peças com flanges, laços e ondulações, por meio de uma prensa. Embora a dobragem</p><p>pareça ser uma operação simples, hoje a indústria traz consigo desafios relacionados</p><p>não só ao trabalho de novos materiais, mas também ao surgimento de ferramentas</p><p>modernas (punções e matrizes) que integram designs variados e inteligentes para a</p><p>criação de peças especiais e formas complexas.</p><p>Neste processo, se submete uma chapa metálica a um esforço de flexão objetivando</p><p>que adota uma curvatura com determinado raio, permitindo obter peças com ângulos</p><p>retos, agudos ou obtusos. As calhas de chuva são normalmente fabricadas pelo</p><p>processo de dobra.</p><p>A prensa dobradeira de chapa é um equipamento hidráulico que possui capacidade</p><p>de dobrar chapas de aço de maneira centralizada (comum) ou até mesmo de acordo</p><p>com as necessidades do cliente, se ela for equipada com o CNC (controle numérico</p><p>computadorizado), permitindo ainda assim uma dobra de qualidade. Nos dois tipos de</p><p>máquina, a capacidade pode variar entre 30 e 350 toneladas de força, comprimentos</p><p>variáveis de 1.300 a 4.050mm e um sistema hidráulico de manutenção simples.</p><p>Na prensa dobradeira de chapa comum, os prensadores descendentes estão fixados</p><p>na estrutura e são acionados por cilindros hidráulicos e a repetitividade no ponto de</p><p>parada é feito por um sistema mecânico. O limitador traseiro da prensa dobradeira</p><p>de chapa é manual, tem uma régua milimetrada embutida e possui abertura de até</p><p>500mm de extensão.</p><p>O funcionamento da prensa</p><p>dobradeira de chapa é acionado por um pedal elétrico</p><p>remoto, com cabo flexível e trabalha em quatro modos: normal, intermitente, pulsante</p><p>e contínuo, a prensa dobradeira de chapa também possui botões de emergência e</p><p>caixa blindada para o painel elétrico.</p><p>Existe também no mercado a prensa dobradeira de chapa que contém o CNC que</p><p>possui algumas diferenças como: ele permite a regulagem da proximidade entre o</p><p>prensador e o curso do cilindro, regula o ângulo e a repetição no ponto de parada</p><p>do prensador. Com essa máquina é possível ter um trabalho mais preciso devido</p><p>aos intermediários ajustáveis que permitem compensar dobras por meio de cunhas</p><p>especiais.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 71</p><p>Além disso, a prensa dobradeira de chapa com CNC possui prensadores descendentes</p><p>guiados por prismas revestidos e limitador traseiro controlado por servo motor e</p><p>abertura de até 600mm. Com um pedal móvel e cabo flexível, é possível trabalhar em</p><p>3 modos: automático, semiautomático e também o manual.</p><p>Figura 5: Punção de máquina dobradeira.</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-premium/trabalhando-com-chapa-metalica-em-prensa-dobradeira-hidraulica-cnc-chapa-de-metal-dobrada_21418657.</p><p>htm#query=dobradeira&position=5&from_view=search</p><p>Perceba que a operação de dobragem consiste em realizar uma transformação</p><p>plástica de uma chapa ou folha de metal de material e convertê-la em uma peça com</p><p>uma forma ou geometria diferente daquela anterior. Em qualquer uma das operações</p><p>de dobra, fatores que podem influenciar a forma da peça a ser obtida, tais como:</p><p>elasticidade do material, raios internos e ângulos de flexão.</p><p>Perceba também que a dobragem ou dobra de peças de chapa metálica é realizada</p><p>por meio de ferramentas ou matrizes de dobra, que são compostas por duas partes</p><p>essenciais:</p><p>1. Superior ou macho (punção).</p><p>2. Inferior ou fêmea (matriz).</p><p>De modo geral, a ferramenta é composta:</p><p>1. De um punção P que tem o formato da peça.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 72</p><p>2. De uma matriz M cuja forma na parte ativa, no final do curso deve deixar passar</p><p>o material, entre ela e o punção, jogo teoricamente igual ao da própria chapa.</p><p>A figura 6, a seguir, nos mostra detalhes a respeito da composição da ferramenta</p><p>para dobras do tipo V e do U.</p><p>Figura 6: Composição da ferramenta para dobras do tipo V e do U.</p><p>Fonte: O próprio autor.</p><p>Estudos mais recentes a respeito da atividades de dobragem em ambiente industrial</p><p>têm mostrado que um dos problemas enfrentados pela indústria metalúrgica mundial</p><p>está relacionado às exigências dos clientes em obter produtos de maior complexidade</p><p>e com tolerâncias geométricas cada vez mais estreitas. parâmetros de flexão provocam</p><p>defeitos ou falhas nas peças elaboradas, tais como: deformações indesejadas, falta</p><p>de precisão dos ângulos e geometria de flexão, afinamento das paredes, achatamento</p><p>das superfícies curvas e aparecimento de trincas e rugas, entre outros.</p><p>Esses defeitos ou anomalias podem ser evitados se forem estimados os parâmetros</p><p>ou condições básicas do processo de dobra, entre outros, a seleção adequada do</p><p>conjunto punção, o raio, a recuperação, a força e capacidade de dobra, comprimento</p><p>da chapa, e outros aspectos geométricos, de vital importância para alcançar um alto</p><p>nível de qualidade</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 73</p><p>CAPÍTULO 7</p><p>LAMINAÇÃO</p><p>É um processo de fabricação em que o metal sofre deformação plástica contínua</p><p>ao passar por rolos, para obter um produto cuja principal característica é ter a seção</p><p>transversal (espessura de chapa) constante.</p><p>É um processo de conformação que consiste na deformação de um metal pela passagem</p><p>entre dois cilindros rotatórios que giram em sentidos opostos, designados por cilindros de</p><p>laminação. A força de atrito entre o material e o cilindro provoca a deformação. O material</p><p>tem sua espessura reduzida de acordo com a abertura entre os cilindros de laminação.</p><p>Sucessivas passadas através dos cilindros, com aberturas decrescentes, reduzem o</p><p>material à espessura desejada. Através da laminação é possível obter-se tanto produtos</p><p>acabados (chapas, barras, perfis), como produtos semi-acabados (placas).</p><p>Através da laminação, modificamos as formas dos perfis fundidos em lingoteiras ou</p><p>em máquinas de lingotamento contínuo. Algumas dessas formas são adequadas para seu</p><p>uso direto (trilhos, vigas...), outros, precisam passar por modificações adicionais, como é</p><p>o caso de chapas metálicas ou arames.</p><p>Os produtos semi-acabados obtidos nas máquinas de lingotamento contínuo (trilhos</p><p>e placas) não podem ser usados diretamente, pois requerem um processo que lhes dá</p><p>forma comercial, melhorando suas características mecânicas. A figura 1, a seguir, mostra</p><p>de forma esquemática, a forma de atuação das forças em um equipamento de laminação.</p><p>Figura 1: Forças atuantes em um laminador</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini (2008)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 74</p><p>Esta força, que é a resultante de todas as forças elementares que atuam na</p><p>superfície de contato, pode ser quebrada em duas. Uma é o componente horizontal</p><p>ou de alongamento S = R sin α, e o outra é o componente horizontal normal ou</p><p>laminador N = R cos α.</p><p>O avanço do lingote é devido ao atrito na superfície de contato, por isso é necessário,</p><p>para que esse progresso ocorra, cumprir as desigualdade:</p><p>f N > S</p><p>Onde f é o coeficiente de atrito entre o cilindro e o lingote. Se for cumprida esta</p><p>condição, temos uma força horizontal T = f N - S que avança o lingote, enquanto o</p><p>componente N gera a componente de esmagamento ou de laminação.</p><p>Devido ao efeito de esmagamento e estiramento, o interior do metal adquire uma</p><p>estrutura estratificada no sentido da laminação (fibrosa no sentido da força).</p><p>Se o diâmetro dos cilindros diminui, a componente S aumenta. Portanto, para</p><p>satisfazer a desigualdade acima, os cilindros menores podem ser utilizados quando</p><p>se pretendem alongamentos mais energéticos, absorvendo menos potência. Em geral,</p><p>o diâmetro dos cilindros varia entre 40 e 60 cm, sendo que a experiência mostra que</p><p>os melhores resultados são obtidos com o ângulo α = 24º.</p><p>A figura 2, a seguir, mostra de forma esquemática, as forças atuantes nos processos</p><p>de laminação.</p><p>Figura 2: Forças atuantes nos processos de laminação</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini (2008)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 75</p><p>7.1 Tipos de processos de laminação</p><p>Os processos de laminação, como todos os processos de conformação plástica em</p><p>metais, podem ser classificados de acordo com a temperatura em que a operação é</p><p>realizada, por isso, existem dois tipos de laminação:</p><p>Laminação a frio</p><p>A laminação a frio é feita principalmente nos estágios posteriores de laminação</p><p>de uma peça, uma vez que devido ao endurecimento por deformação sofrido pelo</p><p>metal, a peça torna-se mais resistente e como há baixa expansão térmica, podem ser</p><p>obtidas dimensões com tolerâncias mais apertadas/estreitas. Além disso, a superfície</p><p>do material laminado a frio está livre de incrustações ou camadas de óxido. Como a</p><p>microestrutura é orientada na direção da deformação, um produto com propriedades</p><p>anisotrópicas. Ao contrário do que ocorre na laminação a quente, os grãos resultantes</p><p>do processo de laminação a frio mantêm-se deformados e achatados, uma vez que</p><p>não sofrem recuperação e recristalização, conforme apresentado na figura 3, a seguir.</p><p>Figura 3: Forças atuantes em um laminador</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini (2008)</p><p>Laminação a quente</p><p>O processo de laminação a quente é composto por, basicamente, fornos de</p><p>aquecimento, rolos de desbaste, rolos de acabamento, mesa de saída com resfriamento</p><p>acelerado e, por fim, um bobinador. Este processo de laminação é denominado a</p><p>quente pois os aços são produzidos ou acabados</p><p>em temperaturas acima da</p><p>temperatura de recristalização do material, diferente do que ocorre na laminação a</p><p>frio. Não obstante, as diferentes rotas de produção levam a diferenças significativas</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 76</p><p>em ambas as características de tensão-deformação do material e tensões residuais</p><p>que surgem nas secções transversais finais. Tensões residuais em aços laminados</p><p>a quente são, geralmente, de baixa magnitude devido ao resfriamento relativamente</p><p>uniforme associado com a geometria regular e espessura constante.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>A maioria dos produtos laminados são feitos a quente, porque altos níveis de</p><p>deformação são alcançados, somado ao fato de que os metais laminados acima de</p><p>sua temperatura de recristalização são livres de esforços residuais, o que significa</p><p>que praticamente suas propriedades não mudam antes e depois da laminação. No</p><p>entanto, devido às altas temperaturas que são manuseados os materiais laminados,</p><p>é difícil obter boas precisões dimensionais e o acabamento superficial é ruim devido</p><p>às camadas de óxido que se formam.</p><p>A evolução da microestrutura durante o processamento depende da composição</p><p>química, temperatura de laminação final, temperatura de enrolamento, temperatura</p><p>de reaquecimento, tempo de reaquecimento, taxa de redução total e espessura da</p><p>bobina. No final do processo a quente, os grãos alongados por deformação sofrem</p><p>recuperação e recristalização dinâmica, que ocorrem simultaneamente, e a energia</p><p>acumulada devido aos defeitos criados no aço é a força motriz para estes eventos,</p><p>representados na Figura 4, a seguir.</p><p>Figura 4: Forças atuantes em um laminador</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini (2008)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 77</p><p>7.2 Características técnicas complementares</p><p>O lingote, sob a ação de laminação, além de ser triturado e alongado, se alarga,</p><p>passando das dimensões originais (a1, h1) para as novas (a2, h2), conforme figura 5,</p><p>a seguir, que mostra dois tipos de cilindros de laminação. A experiência mostra que o</p><p>efeito de alargamento é notavelmente menor do que o esmagamento ou laminação,</p><p>sendo que o alargamento não é maior do que 0,3 ou 0,4% do esmagamento. Deve-se</p><p>notar também que durante a laminação à quente, o lingote não esfria, pois o trabalho</p><p>de deformação da estrutura cristalina é transformado em calor.</p><p>Figura 5: Cilindros de laminação</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini (2008)</p><p>O objetivo da laminação é produzir uma deformação permanente na matéria-prima,</p><p>aproveitando a ductilidade do aço, que é muito maior à quente. Para isso, o material</p><p>a ser laminado é passado entre dois cilindros que giram na mesma velocidade e na</p><p>direção oposta e cuja separação é menor que a espessura do material de entrada.</p><p>A pressão exercida pelos cilindros sobre o material faz com que sua espessura seja</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 78</p><p>reduzida pelo aumento proporcionalmente, consequentemente, o comprimento do</p><p>produto que emerge dos cilindros. A equação é cumprida:</p><p>Volume = Seção de Saída x Comprimento Final = Constante</p><p>De modo geral, o comportamento da deformação em função das tensões resultantes</p><p>da ação do pressionamento dos cilindros de trabalho sobre o material é de acordo</p><p>com a curva Tensão x Deformação, apresentada na Figura 6, a seguir.</p><p>Figura 6: Cilindros de laminação</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini (2008)</p><p>O ponto de trabalho deve se situar no intervalo destacado no círculo e chamada</p><p>região de trabalho. Em condições ideais, o ponto de deformação seria fixo, no entanto</p><p>na prática isto não ocorre, tendo em vista que as condições de processo não são</p><p>rigidamente constantes. Entretanto, algumas observações devem ser consideradas, tais</p><p>como, na região de regime elástico não ocorre deformação, com o material recuperando</p><p>a sua forma inicial.</p><p>Na região entre o ponto máximo de resistência à tração até o atingimento da tensão</p><p>de ruptura, existe o risco de se ter à ruptura do material, pois se trabalharmos nesta</p><p>região, nos aproximamos do limite da resistência do material e uma variação mais</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 79</p><p>brusca do processo poderá levar a uma condição de deformação máxima que o material</p><p>resiste, ocorrendo, portanto a sua ruptura.</p><p>Portanto na laminação é muito importante conhecermos o comportamento do aço</p><p>que está sendo laminado, sob as condições de processo, tais como:</p><p>• Velocidades de laminação</p><p>• Tensões de estiramento</p><p>• Sistema de Controle de Espessura</p><p>• Reduções aplicadas</p><p>• Cilindros utilizados</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 80</p><p>CAPÍTULO 8</p><p>SOLDAGEM</p><p>Chamamos de soldagem ao processo de união de dois ou mais materiais (geralmente</p><p>metais ou termoplásticos), geralmente obtido por meio de um processo de fusão em</p><p>que as peças são soldadas por fusão e adição de metal fundido ou plástico através</p><p>da obtenção de uma “poça” (ponto de soldagem) que, ao ser resfriada, forma uma</p><p>junta forte.. A soldagem possui enorme campo de aplicação, sendo empregada em</p><p>quase todos os ramos da indústria e da construção mecânica, além de possuir vasta</p><p>aplicação em estruturas metálicas dentro da engenharia civil.</p><p>A energia necessária para formar a ligação entre duas peças de metal geralmente</p><p>vem de um arco elétrico, mas a soldagem pode ser realizada pela utilização de raio</p><p>laser, feixes de elétrons, processos de fricção ou ultrassom. A energia para soldas de</p><p>termoplásticas ou de fusão que geralmente vem de contato direto com uma ferramenta</p><p>ou com a utilização de gás quente.</p><p>Figura 1: Soldagem</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/homem-que-trabalha-com-maquina-de-solda-de-argonio-em-uma-garagem_24904736.</p><p>htm#query=soldagem&position=3&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 81</p><p>A soldagem geralmente é utilizada em ambientes industriais, mas também pode ser</p><p>feita ao ar livre, debaixo d’água ou mesmo no espaço sideral, no caso de viagens fora</p><p>do planeta. É um processo que deve ser feito seguindo os regulamentos de segurança</p><p>pois existem riscos de queimaduras, envenenamento com gases tóxicos e outros riscos</p><p>derivados da luz ultravioleta.</p><p>8.1 Soldabilidade</p><p>No processo de soldagem, a principal particularidade é a soldabilidade. Não basta</p><p>colocar duas peças metálicas próximas e aplicar calor com ou sem pressão. Para que ela</p><p>realmente se realize, os metais a serem unidos devem possuir características a favor do</p><p>processo. Segundo Groover (2007), a soldabilidade é a facilidade que os materiais têm</p><p>de se unirem por meio de soldagem e de formarem uma série contínua de soluções</p><p>sólidas coesas, mantendo as propriedades mecânicas dos materiais originais. O principal</p><p>fator que afeta a soldabilidade dos materiais é a sua composição química. Outro fator</p><p>importante é a capacidade de formar uma série contínua de soluções sólidas entre um</p><p>metal e outro.</p><p>A soldagem representa uma operação de primordial importância no processamento</p><p>dos metais, e hoje é praticamente impossível prescindir dela na construção de qualquer</p><p>tipo de estrutura metálica. Para comprovar esta assertiva, basta lembrar o grande</p><p>número de processos modernamente disponíveis e que foram desenvolvidos, inclusive</p><p>alguns deles bem recentemente, para tentar otimizar, dentro de certos limites, os</p><p>processos de construção envolvendo um sem número de materiais metálicos.</p><p>A soldagem apresenta diversos processos, os quais podem ser divididos em dois</p><p>grandes grupos: processo por fusão e processo por pressão. No processo por fusão, a</p><p>área da solda é aquecida por uma fonte concentrada de calor, que leva o metal de adição</p><p>a se fundir com as demais partes envolvidas. Já no processo por pressão, as peças são</p><p>aquecidas somente até o estado plástico, ao mesmo tempo que são forçadas</p><p>uma contra</p><p>a outra pela aplicação de pressão extensa. Para o processo por pressão, são necessários</p><p>metais de boa condutibilidade térmica, pois dissipam o calor mais rapidamente na zona</p><p>soldada e impedem que uma temperatura excessiva se concentre em uma área pequena.</p><p>8.2 Classificação dos processos de soldagem</p><p>Embora seja difícil encontrar uma classificação universalmente aceita, pode-se estimar</p><p>que existem atualmente em utilização comercial cerca de setenta processos de soldagem.</p><p>Apesar das dificuldades, é costume classificá-los, por exemplo, segundo o tipo de fonte</p><p>de energia empregada, o processo físico envolvido, as aplicações específicas ou então</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 82</p><p>segundo alguma característica pertinente. Este é um número dinâmico, pois vários outros</p><p>processos estão em desenvolvimento em nível de pesquisa e projetando para breve novas</p><p>alterações no mercado de soldagem.</p><p>A classificação aqui adotada é apresentada no diagrama mostrado na figura 2, a seguir, e</p><p>nela se verifica que a divisão tomou por base principalmente o mecanismo físico envolvido</p><p>na soldagem, embora em algumas das subdivisões a classificação tenha sido efetuada</p><p>segundo a forma de energia empregada.</p><p>Figura 2: Classificação e métodos de soldagem</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 83</p><p>Assim, a classificação segundo o processo físico envolvido divide os métodos em</p><p>soldagem por fusão, pressão, brasagem, etc. Já na classificação segundo o tipo de</p><p>fonte de energia, encontram-se os processos de soldagem que empregam eletricidade,</p><p>fontes químicas, energia mecânica, etc. A classificação mostrada na figura anterior</p><p>utiliza o critério de divisão em famílias, envolvendo o fenômeno físico e utilizando para</p><p>as subdivisões a forma de energia empregada no processo. A divisão dos processos</p><p>portanto será realizada em três grandes famílias:</p><p>a) Soldagem por pressão (fases sólida-sólida)</p><p>b) Soldagem por fusão (fases líquida-líquida)</p><p>c) Brasagem (fases sólida-líquida)</p><p>8.3 Terminologia utilizada nos processos de soldagem.</p><p>Em meio a tantos nomes e termos utilizados quando falamos em soldagem é comum</p><p>existir confusão técnica, especialmente para quem não está tão habituado a todos os</p><p>processos e desdobramentos. A seguir, trabalharemos algumas terminologias utilizadas</p><p>nos processos de soldagem em geral, sendo que as mesmas estão detalhadas na</p><p>figura 3, a seguir.</p><p>• Soldagem: é o processo de união de materiais. Solda é o resultado deste processo.</p><p>• Metal Base: Material da peça que sofre o processo de soldagem.</p><p>• Metal de Adição: Material adicionado, no estado líquido, durante a soldagem.</p><p>• Poça de Fusão: Região em fusão, a cada instante, durante uma soldagem</p><p>• Penetração: Distância da superfície original do metal de base ao ponto em que</p><p>termina a fusão, medida perpendicularmente à mesma.</p><p>Figura 3: Terminologia de soldagem.</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 84</p><p>8.4 Processos de soldagem por pressão</p><p>Este primeiro grupo inclui, entre outros, os processos de soldagem por ultrassom,</p><p>por fricção, por forjamento, por resistência elétrica, por difusão e por explosão. Diversos</p><p>destes processos, como a soldagem por resistência e, mais recentemente, o processo de</p><p>soldagem por fricção com mistura (Friction Stir Welding, FSW), têm enorme importância</p><p>tecnológica.</p><p>Nestes processos, a união é obtida principalmente pela deformação do material</p><p>confinada, preferencialmente, em uma região restrita às vizinhanças da junta. Para</p><p>isto, em vários desses processos, essa região é aquecida em relação ao restante das</p><p>peças. Nos processos de soldagem por resistência, isto é conseguido pela passagem</p><p>de uma corrente elétrica elevada em função de uma maior resistência elétrica no</p><p>contato entre as peças e/ou das condições de extração de calor na junta.</p><p>Nos processos de soldagem por fricção, o calor é gerado pelo atrito entre as</p><p>superfícies das peças colocadas em movimento relativo e a deformação final pela</p><p>aplicação, imediatamente a interrupção do movimento entre as peças, de uma força</p><p>de compressão. No processo de soldagem por fricção com mistura, em especial, o</p><p>aquecimento e a deformação são conseguidos através de uma ferramenta especial</p><p>que, em rotação, é forçada contra e entre as peças, conforme ilustrado na figura 4,</p><p>a seguir.</p><p>Figura 4: Representação esquemática da soldagem por fricção com mistura</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>Nos processos de soldagem por deformação, em geral, as temperaturas atingidas</p><p>pelo material são inferiores àquelas atingidas na soldagem por fusão. Desta forma, as</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 85</p><p>alterações de estrutura e propriedades mais significativas (e, geralmente, com maior</p><p>potencial de causar efeitos mais negativos) ocorrem na soldagem por fusão.</p><p>8.4 Processos de soldagem por fusão</p><p>Devido ao grande número de processos de soldagem por fusão, estes são</p><p>normalmente separados em subgrupos. Uma classificação muito útil e utilizada agrupa</p><p>os processos de acordo com o tipo de fonte de energia usada para fundir as peças. A</p><p>tabela 1, mostrada a seguir, mostra alguns processos de soldagem por fusão e suas</p><p>características principais.</p><p>Dentre os processos de soldagem por fusão, aqueles que utilizam o arco elétrico</p><p>como fonte de energia são os mais utilizados industrialmente e, por isso, serão</p><p>discutidos rapidamente a seguir.</p><p>Tabela 1 – Processos de soldagem por fusão</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 86</p><p>A Soldagem com Eletrodos Revestidos (Shielded Metal Arc Welding - SMAW) é um</p><p>processo no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes com</p><p>um arco estabelecido entre um eletrodo especial revestido e a peça.</p><p>O eletrodo é formado por um núcleo metálico (“alma”), recoberto por uma camada</p><p>de minerais e/ou outros materiais (revestimento). A alma do eletrodo conduz a corrente</p><p>elétrica e serve como metal de adição. O revestimento gera escória e gases que</p><p>protegem da atmosfera a região sendo soldada e estabilizam o arco. O revestimento pode</p><p>ainda conter elementos que são incorporados à solda, influenciando sua composição</p><p>química e características metalúrgicas. A figura 5, a seguir, ilustra o processo citado</p><p>anteriormente e a tabela 2, a seguir, mostra suas vantagens, limitações e aplicações.</p><p>Figura 5: Soldagem com Eletrodos Revestidos</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>Tabela 2 – Vantagens, limitações e aplicações da soldagem com eletrodos revestidos.</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 87</p><p>O equipamento necessário ao processo consiste de porta-eletrodo, cabos e fonte</p><p>de energia, que pode ser de corrente contínua (CC) ou alternada (CA) dependendo do</p><p>tipo de eletrodo e material sendo soldado.</p><p>A soldagem a arco com eletrodos fusíveis sobre proteção gasosa, é conhecida</p><p>pelas denominações de:</p><p>MIG – quando a proteção gasosa utilizada for constituída de um gás inerte, ou seja,</p><p>um gás normalmente monoatômico como Argônio ou Hélio, e que não tem nenhuma</p><p>atividade física com a poça de fusão.</p><p>MAG – quando a proteção gasosa é feita com um gás dito ativo, ou seja, um gás</p><p>que interage com a poça de fusão, normalmente CO2 - dióxido de carbono.</p><p>Utiliza-se a sigla GMAW, (abreviatura do inglês Gas Metal Arc Welding) que é a</p><p>designação que engloba os dois processos acima citados. De forma geral, trata-se</p><p>de um processo de soldagem a arco que produz a coalescência dos metais pelo</p><p>aquecimento destes com um arco elétrico estabelecido entre um eletrodo metálico</p><p>contínuo (e consumível) e a peça, conforme mostra a figura 6, a seguir.</p><p>Figura 6: Região do arco</p><p>elétrico - soldagem GMAW</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>Os dois processos diferem entre si unicamente pelo gás que utilizam, uma vez</p><p>que os componentes utilizados são exatamente os mesmos. A simples mudança do</p><p>gás, por sua vez, será responsável por uma série de alterações no comportamento</p><p>das soldagens.</p><p>Estes gases, segundo sua natureza e composição, têm uma influência preponderante</p><p>nas características do arco, no tipo de transferência de metal do eletrodo à peça,</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 88</p><p>na velocidade de soldagem, nas perdas por projeções, na penetração e na forma</p><p>externa da solda. Além disso, o gás também tem influência nas perdas de elementos</p><p>químicos, na temperatura da poça de fusão, na sensibilidade à fissuração e porosidade,</p><p>bem como na facilidade da execução da soldagem em diversas posições. Os gases</p><p>nobres (processo MIG) são preferidos por razões metalúrgicas enquanto o CO2 puro</p><p>é preferido por razões econômicas.</p><p>Como seria lógico de concluir, muitas das vezes impossibilitado tecnicamente por</p><p>um lado e economicamente por outro, acabamos por utilizar mistura dos dois tipos</p><p>de gás, como por exemplo, Argônio (inerte) com Oxigênio (ativo), Argônio com CO2</p><p>e outros tipos.</p><p>O processo MAG é utilizado somente na soldagem de materiais ferrosos, enquanto</p><p>o processo MIG pode ser usado tanto na soldagem de materiais ferrosos quanto não</p><p>ferrosos como Alumínio, Cobre, Magnésio, Níquel e suas ligas. Uma das características</p><p>básicas deste processo, em relação aos outros processos de soldagem manuais, é</p><p>sua alta produtividade, que é motivada, além da continuidade do arame, pelas altas</p><p>densidades de corrente que o processo pode ser utilizado.</p><p>A tabela 3 a seguir mostra as vantagens, limitações e aplicações da soldagem GMAW.</p><p>Tabela 3 – Vantagens, limitações e aplicações da soldagem GMAW.</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 89</p><p>ANOTE ISSO</p><p>De um modo geral, pode-se dizer que as principais vantagens da soldagem MIG/</p><p>MAG são: alta taxa de deposição e alto fator de trabalho do soldador, grande</p><p>versatilidade, quanto ao tipo de material e espessuras aplicáveis, não existência</p><p>de fluxos de soldagem e, consequentemente, ausência de operações de remoção</p><p>de escória e exigência de menor habilidade do soldador, quando comparada à</p><p>soldagem com eletrodos revestidos.</p><p>A principal limitação da soldagem MIG/MAG é a sua maior sensibilidade à variação</p><p>dos parâmetros elétricos de operação do arco de soldagem, que influenciam diretamente</p><p>na qualidade do cordão de solda depositado. Além da necessidade de um ajuste</p><p>rigoroso de parâmetros para se obter um determinado conjunto de características</p><p>para solda, a determinação desses parâmetros para se obter uma solda adequada é</p><p>dificultada pela forte interdependência destes, e por sua influência no resultado final da</p><p>solda produzida. O maior custo do equipamento, a maior necessidade de manutenção</p><p>deste, em comparação com o equipamento para soldagem com eletrodos revestidos</p><p>e menor variedade de consumíveis são outras limitações deste processo.</p><p>A soldagem MIG/MAG e a soldagem com arame tubular, tem sido as que apresentaram</p><p>um maior crescimento em termos de utilização, nos últimos anos em escala mundial.</p><p>Este crescimento ocorre principalmente devido à tendência à substituição, sempre</p><p>que possível da soldagem manual por processos semiautomáticos, mecanizados e</p><p>automáticos, para a obtenção de maior produtividade em soldagem. Estes processos</p><p>têm se mostrado os mais adequados dentre os processos de soldagem a arco, à</p><p>soldagem automática e com a utilização de robôs.</p><p>O processo é normalmente operado de forma semi-automática e apresenta elevada</p><p>produtividade. A transferência de metal através do arco se dá, basicamente, por três</p><p>mecanismos: aerosol (spray), globular e curto-circuito, dependendo de parâmetros</p><p>operacionais, tais como o nível de corrente, sua polaridade, diâmetro e composição</p><p>do eletrodo, composição do gás de proteção e comprimento do eletrodo.</p><p>O equipamento básico para este processo consiste de tocha de soldagem, fonte</p><p>de energia de corrente constante, fonte de gás e alimentador de arame.</p><p>A soldagem GTAW (Gas Tungsten Arc Welding - GTAW) ou, como é mais conhecida</p><p>no Brasil, TIG (Tungsten Inert Gas) é um processo no qual a coalescência dos metais</p><p>é obtida pelo aquecimento destes por um arco estabelecido entre um eletrodo não</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 90</p><p>consumível de tungstênio e a peça. A proteção do eletrodo e da zona da solda é feita</p><p>por um gás inerte, normalmente o argônio, ou mistura de gases inertes (Ar e He). Metal</p><p>de adição pode ser utilizado ou não. A figura 7, a seguir, mostra esquematicamente o</p><p>processo e a tabela 4, também à seguir mostra suas vantagens, limitações e aplicações.</p><p>A soldagem GTAW pode ser manual ou mecanizada. O processo GTAW é considerado</p><p>o mais controlável dos processos de soldagem a arco. As suas principais variáveis</p><p>são: corrente de soldagem, composição, diâmetro e forma do eletrodo, composição</p><p>do gás de proteção e metal de adição. O equipamento básico do processo consiste</p><p>de fonte de energia (de CC para a maioria das ligas metálicas), tocha com eletrodo</p><p>de tungstênio, fonte de gás de proteção (Ar ou He) e um sistema para a abertura do</p><p>arco (geralmente um ignitor de alta frequência).</p><p>Figura 7: Região do arco elétrico - soldagem GTAW</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>Tabela 4 – Vantagens, limitações e aplicações da soldagem GTAW.</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 91</p><p>A Soldagem com Arame Tubular (Flux Cored Arc Welding - FCAW) é um processo</p><p>no qual a coalescência dos metais é obtida pelo aquecimento destes por um arco</p><p>entre um eletrodo tubular contínuo e a peça. O eletrodo tubular apresenta internamente</p><p>um fluxo que desempenha as funções de estabilizar o arco e ajustar a composição</p><p>da solda.</p><p>O processo apresenta duas variações principais: soldagem auto-protegida, em que</p><p>o fluxo interno fornece toda a proteção necessária na região do arco, e soldagem</p><p>com proteção gasosa, em que a proteção é fornecida por um gás, semelhante ao</p><p>processo GMAW. Em ambas as formas, o processo é normalmente operado na forma</p><p>semi-automática, utilizando basicamente o mesmo equipamento do processo GMAW.</p><p>A tabela 5, a seguir, mostra as vantagens, limitações e principais aplicações deste</p><p>processos de soldagem.</p><p>Tabela 5 – Vantagens, limitações e aplicações da soldagem FCAW.</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>A Soldagem a Arco Submerso (Submerged Arc Welding - SAW) é um processo no</p><p>qual a coalescência dos metais é produzida pelo aquecimento destes com um arco</p><p>estabelecido entre um eletrodo metálico contínuo e a peça. O arco é protegido por uma</p><p>camada de material fusível granulado (fluxo) que é colocado sobre a peça enquanto</p><p>o eletrodo é alimentado continuamente.</p><p>O fluxo na região próxima ao arco é fundido, protegendo o arco e a poça de fusão</p><p>e formando, posteriormente, uma camada sólida de escória sobre o cordão. O fluxo</p><p>fundido ajuda a estabilizar o arco e desempenha uma função purificadora sobre o metal</p><p>fundido. Como o arco ocorre sob a camada de fluxo, ele não é visível, daí o nome do</p><p>processo. A figura 8, a seguir, ilustra o processo e a tabela 6, também a seguir, mostra</p><p>as suas vantagens, limitações e principais aplicações.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 92</p><p>O equipamento necessário para o processo consiste normalmente de fonte de</p><p>energia, alimentador de arame, painel de controle, tocha de soldagem, porta fluxo e</p><p>sistema de deslocamento da tocha, que normalmente é feito de forma mecanizada.</p><p>Figura 8: Região do arco elétrico - soldagem a arco submerso</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>Tabela 6 – Vantagens,</p><p>limitações e aplicações da soldagem a arco submerso.</p><p>Fonte: Adaptado de Schey (2000).</p><p>Pelo que estudamos até aqui, pode-se notar que a operação de soldagem causa</p><p>alterações localizadas e bruscas de temperatura no material sendo soldado. Estas</p><p>alterações, por sua vez, podem provocar mudanças estruturais e, consequentemente,</p><p>nas propriedades do material. Em geral, estas alterações se dão na forma de uma</p><p>degradação nas propriedades, o que pode ter importantes implicações na futura</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 93</p><p>utilização da peça soldada. Existem duas maneiras de se enfrentar este problema.</p><p>A primeira é desenvolver materiais que sejam menos sensíveis à soldagem, isto é,</p><p>melhorar a “soldabilidade” dos materiais. A segunda é controlar a operação de soldagem</p><p>(e, possivelmente, executar operações complementares) de modo a minimizar, ou</p><p>remover, a degradação de propriedades da peça.</p><p>A metalurgia de soldagem visa estudar o efeito da operação de soldagem sobre a</p><p>estrutura e propriedades dos materiais para:</p><p>• Obter informações que auxiliem no desenvolvimento de novos materiais menos</p><p>sensíveis à soldagem.</p><p>• Determinar os parâmetros operacionais de soldagem de maior influência</p><p>nas alterações da estrutura e propriedades do material. Alternativamente,</p><p>o desenvolvimento de operações complementares, seja para minimizar a</p><p>degradação de propriedades, seja para reverter esta degradação, pode ser</p><p>procurado.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 94</p><p>CAPÍTULO 9</p><p>FORJAMENTO</p><p>O Forjamento é um processo de fabricação de objetos formado por deformação</p><p>plástica que pode ser feita a quente ou a frio e na qual a deformação do material é</p><p>produzida pela aplicação de forças de compressão.</p><p>Este processo é usado para dar certas formas e propriedades aos metais e ligas</p><p>às quais é aplicado por meio de grandes pressões. A deformação pode ser feita</p><p>de duas maneiras diferentes: por pressão, continuamente usando prensas, ou por</p><p>impacto, intermitentemente usando martelos de força. Trata-se de um dos processos</p><p>de produção ou fabricação antigos utilizados pelo homem moderno, sendo realizado</p><p>de forma manual desde a antiguidade para a fabricação de armas e ferramentas,</p><p>conforme mostrado na figura 1, a seguir, ou realizado de forma automatizada com</p><p>escalas maiores de produção.</p><p>Figura 1: Forja manual</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/vetores-gratis/pessoas-medievais-ferreiro-composicao-grande-homem-musculoso-forja-objeto-de-ferro-na-ferraria_16409265.</p><p>htm#query=forja&position=32&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 95</p><p>O fluxo de metal e a estrutura de grãos podem ser controlados para que os forjados</p><p>tenham boa resistência e tenacidade e possam ser usados com confiança em aplicações</p><p>críticas onde são necessárias altas resistências.</p><p>O forjamento é realizado de diferentes maneiras. Uma maneira de classificar as</p><p>operações de forjamento é pela temperatura de trabalho. A maioria das operações de</p><p>forjamento são realizadas a quente (acima e abaixo da temperatura de recristalização),</p><p>dada a deformação exigida pelo processo e a necessidade de reduzir a resistência e</p><p>aumentar a ductilidade do metal de trabalho, porém, o forjamento a frio (temperatura</p><p>ambiente) é também muito comum para determinados produtos. O processo de</p><p>forjamento a frio exige forças maiores, devido à alta resistência do material, e os</p><p>materiais da peça devem ter ductilidade suficiente à temperatura ambiente. As peças</p><p>forjadas, através deste processo, apresentam bom acabamento superficial e boa</p><p>precisão dimensional.</p><p>Outra diferença entre as operações de forjamento é o grau em que as matrizes</p><p>restringem o fluxo do metal. Seguindo esta classificação existem três tipos principais de</p><p>operações de forjamento: 1) Forjamento em matriz aberta, a peça é comprimida entre</p><p>duas matrizes, planas (geralmente) ou moldadas, permitindo que o material flua sem</p><p>restrições em uma direção lateral em relação às superfícies de o dado; 2) Forjamento</p><p>em matriz fechada (forjamento em matriz de impressão), as superfícies da matriz</p><p>contêm uma forma ou impressão que é transmitida à peça durante a compressão,</p><p>restringindo significativamente o fluxo de material. Neste tipo de operação uma parte</p><p>do metal passa pela matriz de impressão formando um flash. 3) Forjamento sem</p><p>rebarbas, a matriz restringe completamente o material de trabalho dentro da cavidade</p><p>e nenhuma rebarba em excesso é produzida.</p><p>Além dessas operações de forjamento convencionais, existem outras operações de</p><p>conformação de metais, como forjamento recalcado, forjamento de rolos, forjamento</p><p>orbital, forjamento isométrico, forjamento a quente, forjamento radial, laminação de</p><p>anéis, entre outros.</p><p>No forjamento, a pressão é aplicada por impacto ou gradualmente. A diferença</p><p>depende mais do tipo de equipamento do que das diferenças na tecnologia do processo.</p><p>Uma máquina de forjamento que aplica cargas de impacto é chamada de martelo</p><p>de forjamento, enquanto uma que aplica pressão gradual é chamada de prensa de</p><p>forjamento. Nos elementos de texto a seguir, vamos conhecer detalhes a respeito de</p><p>alguns dos processos de forja mais importantes utilizados industrialmente.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 96</p><p>9.1 Forja em matriz aberta</p><p>É o processo mais simples, consiste em comprimir uma peça de trabalho entre</p><p>duas matrizes planas ou moldadas, com uma série de impactos de compressão. A</p><p>figura 2, a seguir, mostra diferentes operações de forjamento em matriz aberta.</p><p>Figura 2: Diferentes operações de forjamento em matriz aberta: a) com matrizes planas, operação por seções e b) operação com matrizes moldadas</p><p>(côncavas).</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>Esta operação de forjamento, conhecida como forjamento de recalque ou recalque,</p><p>reduz a altura da peça e aumenta seu diâmetro. Se o forjamento em matriz aberta</p><p>for realizado em condições ideais, sem atrito entre a peça e a superfície da matriz,</p><p>ocorre uma deformação homogênea e o fluxo radial do material é uniforme ao longo</p><p>de sua altura, conforme observado na figura 3, a seguir.</p><p>Figura 3: Deformação homogênea de uma peça cilíndrica entre duas matrizes planas: a) início do processo com a peça em sua altura original (h0) e</p><p>diâmetro (D0), b) deformação uniforme do material sem atrito, c) deformação com atrito, gerando embarrigamento da peça causado por forças de atrito</p><p>nas interfaces entre a peça de trabalho e a matriz.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 97</p><p>Uma operação real de recalque não ocorre dessa maneira, porque o atrito se opõe</p><p>ao fluxo de metal na superfície das matrizes. Isso cria um efeito de protuberância</p><p>em forma de barril ou de barriga, chamado de embarrigamento, que é mostrado na</p><p>Figura 3 - c.</p><p>Quando o trabalho a quente é feito com matrizes frias, o embarrigamento é mais</p><p>pronunciado. Isso se deve a: 1) maior coeficiente de atrito, típico do trabalho a quente,</p><p>e 2) transferência de calor na superfície da matriz e ao redor dela, que resfria o metal e</p><p>aumenta sua resistência à deformação. O metal mais quente está no meio da peça e</p><p>flui mais facilmente do que o metal mais frio nas extremidades. O efeito é acentuado</p><p>pelo aumento da relação entre o diâmetro e a altura da peça, devido à maior área de</p><p>contato na interface matriz (Groove, 2007)</p><p>Este efeito de embarrigamento pode ser minimizado pelo uso de um lubrificante</p><p>eficaz e pelo aquecimento das matrizes, além disso, podem ser utilizadas barreiras</p><p>térmicas, como tecido de fibra de vidro no contato entre a matriz e a peça (Groove,</p><p>2007).</p><p>As operações de forjamento em matriz aberta produzem formas muito rudimentares</p><p>que requerem operações adicionais, como usinagem, para citar algumas, para refinar</p><p>as peças em suas dimensões</p><p>administrativos.</p><p>As definições de projeto, materiais e processos de fabricação neste contexto são</p><p>precisos. Os critérios referentes ao fator humano potencializam a necessidade de</p><p>manter a equipe motivada, estabelecendo o melhor tratamento, criando condições</p><p>adequadas para facilitar a vida profissional, promover socialmente as pessoas, apoiando</p><p>a sua formação no trabalho, uma vez reunidas todas as condições que garantem a</p><p>segurança industrial da empresa e os critérios ligados ao processo administrativo,</p><p>compõem um conjunto de atuação universal. O diagrama mostrado na figura 1, a</p><p>seguir, sintetiza de forma simplificada a estratégia produtiva.</p><p>Figura 1: Diagrama Geral de Estratégia Produtiva</p><p>Fonte: Próprio autor</p><p>Uma vez claro o diagrama geral do processo produtivo da empresa ou do setor,</p><p>pode-se direcionar o planejamento de trabalho. Isso pode ser feito de forma elementar,</p><p>registrando-se cada atividade do processo, atribuindo-se a cada um destes processos as</p><p>máquinas, ferramentas ou equipamentos adequados, juntamente e em correspondência</p><p>com o plano de fábrica, para uma sequência de trabalho fluida e otimizada, dentro</p><p>dos mais variados ambientes produtivos.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 11</p><p>A administração de uma organização pode ser entendida como um ciclo, que conecta</p><p>a dinâmica da correlação entre as suas principais funções (planejar, controlar, organizar</p><p>e liderar) e as metas da empresa, conforme ilustrado no diagrama mostrado na figura</p><p>2, a seguir.</p><p>Planejar consiste em identificar os propósitos da organização e estruturar as</p><p>estratégias para que suas métricas de desempenho sejam atingidas. O planejamento</p><p>estratégico é um processo gerencial contínuo e de longo prazo que desenvolve e</p><p>mantém a direção de uma organização.</p><p>Organizar é definir as atividades e os recursos necessários para atingir os objetivos</p><p>especificados na fase de planejamento.</p><p>Liderar é influenciar e motivar todos os envolvidos com o objetivo de obter</p><p>melhores resultados. O líder deve coordenar o desenvolvimento e capacitação de seus</p><p>colaboradores para que estes executem suas funções e contribuam para o aumento</p><p>do desempenho da equipe. Além do acompanhamento das atividades, é papel do líder</p><p>gerenciar crises e eventuais conflitos.</p><p>Controlar é verificar periodicamente se o que foi definido está sendo executado como</p><p>previsto. Caso haja qualquer desvio, o líder deve tomar ações para ajustar o processo.</p><p>Figura 2: Ciclo das atividades administrativas</p><p>Fonte: Adaptado de PEINADO; GRAEML (2007).</p><p>As atividades de operação (ou produção) envolvem os processos produtivos para</p><p>obtenção de bens ou o fornecimento de serviços oferecidos pela organização. O gestor</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 12</p><p>de operações tem como objetivo administrar o uso de recursos destinados para este</p><p>fim.</p><p>1.3 O Produto nos Processos Produtivos</p><p>Dependendo de qual das diferentes áreas do conhecimento e da economia, existem</p><p>múltiplos significados do conceito de produto, porém existem elementos que podem</p><p>ajudar a definir a definição do produto, dentro da engenharia, sendo alguns deles:</p><p>• Um produto existe para satisfazer uma necessidade.</p><p>• Um produto pode ser um bem, um serviço, uma ideia, uma pessoa, um lugar</p><p>ou um projeto.</p><p>• Um produto é definido ou identificado por meio de atributos, especificações ou</p><p>condições, sendo que alguns deles são geometria, dimensões como tamanho,</p><p>peso, materiais e acabamento.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O projeto de produto é um conjunto de atividades que são realizadas antes de</p><p>produzi-lo, onde são determinados seus atributos, especificações e condições.</p><p>Este processo começa quando foi possível interpretar as necessidades de</p><p>um consumidor da pesquisa de mercado e termina quando se definem as</p><p>especificações do produto e quando existe a capacidade de transformar estas</p><p>especificações em processos de fabricação. Em um processo de projeto de</p><p>produto, várias profissões e áreas de uma organização são envolvidas, porém, a</p><p>responsabilidade da função de projeto de produto situa-se geralmente entre as</p><p>áreas de mercados e de produção, sendo geralmente umas das responsabilidades</p><p>da engenharia.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 13</p><p>Figura 3: Produtivo automotivo</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/free-photo/carro-esporte-branco-com-listras-de-ajuste-automatico-na-estrada_6159513.htm#query=carro7&position=1&from_</p><p>view=search</p><p>As etapas do projeto de produto podem ser resumidas como:</p><p>• Concepção do produto: quando os projetos de especificações são elaborados.</p><p>• Aceitação: quando é demonstrado que as especificações são alcançadas por</p><p>meio de cálculos matemáticos, esboços, modelos experimentais, modelos ou</p><p>provas de laboratório.</p><p>• Execução: quando vários modelos são elaborados a partir do trabalho do palco</p><p>ou plantas piloto são construídas como uma continuação dos experimentos de</p><p>laboratório.</p><p>• Adequação: etapa em que o projeto adquire uma forma que permite integrá-lo</p><p>na organização e ajustá-lo às especificações finais.</p><p>1.4 Estrutura de um Processo Produtivo</p><p>Como dito anteriormente, os elementos fundamentais de um processo são a matéria,</p><p>energia e a informação.</p><p>O elemento material, que na engenharia é o material, ou matéria-prima ou entrada</p><p>compõe o produto. Os produtos são feitos de materiais com dimensões, peso, geometria</p><p>e acabamento. Cada material tem propriedades que facilitam a sua transformação de</p><p>acordo com os requisitos e especificações do cliente e, portanto, com a funcionalidade</p><p>que irá fornecer durante o uso ou serviço.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 14</p><p>Energia, seja elétrica, mecânica, hidráulica, química, térmica, entre outras, é</p><p>considerada como o fator industrial utilizado na operação de ferramentas, máquinas</p><p>ou equipamentos, ajudando o processo a ocorrer, através de sua geração, transformação</p><p>e movimento de elementos. A energia total gasta em um processo é distribuída entre</p><p>a energia investida na modificação física dos materiais e os gastos e perdas dentro</p><p>do equipamento (associados com a eficiência).</p><p>A informação como último elemento fundamental, define os parâmetros ou intervalos</p><p>em que as variáveis do processo devem se comportar. Aparecem nos registros de</p><p>processos na forma de variáveis do processo tais como pressão, temperatura, posições</p><p>espaciais, níveis e velocidades e também as condições ou atributos do produto acabado.</p><p>Os produtos finais ou subprodutos (saídas) oferecidos por uma organização</p><p>são resultado do processamento de recursos transformadores e recursos a serem</p><p>transformados (entradas), conforme indicado no modelo geral de transformação exibido</p><p>no diagrama mostrado na figura 4, a seguir.</p><p>Figura 4: Modelo geral de transformação</p><p>Fonte: Adaptado de PEINADO; GRAEML (2007).</p><p>No caso específico do diagrama mostrado na figura 4, temos um modelo básico de</p><p>processo produtivo, onde os elementos de entrada são transformados em elementos</p><p>de saída com as especificações de engenharia requeridas.</p><p>Exemplos de recursos transformadores são as máquinas, os equipamentos, o</p><p>conhecimento e os recursos humanos. Os recursos a serem transformados são os</p><p>materiais ou matérias-primas, as informações e os consumidores.</p><p>O processo de transformação de materiais pode envolver mudança de suas</p><p>características físicas (tamanho, formato e propriedades), mudança de localização</p><p>(serviços de entrega, por exemplo), mudança de propriedade (como na venda de um</p><p>bem) e estocagem.</p><p>De forma análoga, o processo de transformação de informações envolve suas</p><p>formas, posse (venda de dados), localização (telecomunicações) e armazenamento</p><p>(bancos de dados e bibliotecas). A transformação de consumidores é qualquer atividade</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 15</p><p>que pode mudar o</p><p>e geometria finais. Uma importante contribuição do</p><p>processo de forjamento em matriz aberta é a criação de um fluxo de grãos favorável</p><p>e estrutura metalúrgica no metal.</p><p>As operações classificadas na categoria de matriz aberta são operações relacionadas</p><p>e podem ser realizadas com matrizes convexas, com matrizes côncavas e por seções.</p><p>O forjamento em matriz convexa é uma operação de forjamento usada para reduzir a</p><p>seção transversal e redistribuir o metal em uma peça de trabalho em preparação para</p><p>operações de forjamento subsequentes. É feito com dados com superfícies convexas.</p><p>Forjamento com matrizes côncavas é basicamente o mesmo que as matrizes convexas,</p><p>exceto que as matrizes utilizadas têm superfícies côncavas.</p><p>A operação de forjamento de seção consiste em uma sequência de compressões</p><p>de forjamento ao longo de uma peça de trabalho para reduzir sua seção transversal e</p><p>aumentar seu comprimento. É utilizado na produção de eixos, eixos e outros produtos</p><p>a partir de lingotes fundidos, matrizes abertas com superfícies planas, matrizes com</p><p>superfície “V” ou “U” (côncava) são usadas na operação. O termo forjamento incremental</p><p>é frequentemente usado para este processo.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 98</p><p>9.2 Forja em matriz fechada</p><p>Às vezes chamado de forjamento de matriz de impressão, é feito com matrizes que</p><p>são o inverso da forma exigida para a peça. A peça de trabalho inicial é geralmente</p><p>cilíndrica ou quadrada, que é cortada no comprimento para fornecer o volume de</p><p>metal necessário para preencher as cavidades da matriz. À medida que a matriz fecha</p><p>e atinge sua posição final, o metal flui pela cavidade da matriz e forma um flash na</p><p>pequena abertura entre as superfícies da matriz, conforme pode ser visto na figura 4,</p><p>a seguir. Embora a rebarba seja posteriormente cortada, ela desempenha um papel</p><p>importante no forjamento por impressão, pois quando a rebarba começa a se formar,</p><p>o atrito impede que o metal continue a fluir para a abertura, forçando assim o material</p><p>de trabalho a permanecer na cavidade.</p><p>Figura 4: Sequência de forjamento da matriz de impressão: 1) Posição inicial antes do contato com a peça, 2) compressão parcial, 3) fechamento final das</p><p>matrizes, causando a formação de rebarbas entre as matrizes.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>Na conformação a quente, a restrição do fluxo do metal é maior porque a rebarba</p><p>fina resfria rapidamente contra as placas da matriz, aumentando a resistência à fluência</p><p>nesta região. Restringir o fluxo de metal na abertura faz com que as pressões de</p><p>compressão aumentem significativamente, forçando o material a preencher os detalhes</p><p>às vezes intrincados da cavidade da matriz, resultando em um produto de alta qualidade.</p><p>Várias etapas de conformação são muitas vezes necessárias no forjamento para</p><p>transformar o metal na forma inicial e depois na forma final. São necessárias cavidades</p><p>separadas para cada etapa. As etapas iniciais são projetadas para redistribuir o metal</p><p>na peça de trabalho para obter a deformação uniforme e a estrutura metálica necessária</p><p>nas etapas subsequentes.</p><p>O processo de forjamento por prensagem não possui tolerâncias de trabalho estreitas</p><p>e a usinagem geralmente é necessária para atingir a precisão necessária. O processo</p><p>de forjamento gera a geometria básica da peça e a usinagem realiza os acabamentos</p><p>de precisão que são necessários em algumas partes da peça, como furos, roscas e</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 99</p><p>superfícies que devem corresponder a outros componentes. As vantagens de forjar</p><p>sobre usinagem completa da peça são: maiores velocidades de produção, preservação</p><p>do metal, maior resistência e orientação mais favorável dos grãos metálicos.</p><p>9.3 Forja de precisão</p><p>As melhorias na tecnologia de forjamento de matrizes resultaram na capacidade</p><p>de produzir peças forjadas com seções mais finas, formas mais complexas, requisitos</p><p>de conicidade da matriz drasticamente reduzidos, tolerâncias mais apertadas e a</p><p>eliminação virtual de tolerâncias de usinagem. Processos de forjamento com essas</p><p>características são conhecidos como forjamento de precisão (Groove, 2007).</p><p>No forjamento de precisão, são utilizadas matrizes especiais, que produzem peças</p><p>especiais com maior precisão do que as obtidas em outros processos de forjamento</p><p>semelhantes. São necessários equipamentos de maior capacidade, devido à necessidade</p><p>de aplicar maiores forças para obter os detalhes finos da peça. Como as forças e</p><p>temperaturas exigidas são relativamente baixas, as ligas de alumínio-magnésio se</p><p>prestam particularmente bem ao forjamento de precisão; Além disso, as matrizes</p><p>apresentam menor desgaste e o acabamento superficial da peça é bom. Também</p><p>pode ser forjado com precisão em aços, titânio e outras ligas; entre os produtos</p><p>característicos produzidos estão engrenagens, bielas, caixas e pás de turbinas.</p><p>Uma comparação de forjamento de precisão e forjamento de molde convencional</p><p>é mostrada na figura 5, a seguir. Neste exemplo, o forjamento de precisão não elimina</p><p>as rebarbas, embora as reduza consideravelmente; algumas outras operações deste</p><p>processo são realizadas sem produzir flash. Este processo é devidamente classificado</p><p>como processo de forma líquida ou processo próximo à forma líquida, dependendo</p><p>da necessidade de usinagem para acabamento da forma da peça.</p><p>Figura 4: Seções transversais de a) forjamento convencional e b) forjamento de precisão. As linhas pontilhadas em a) indicam os requisitos pós-usinagem</p><p>para converter um forjamento convencional em uma forma equivalente ao forjamento de precisão. Em ambos os casos há excesso de rebarbas.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 100</p><p>9.4 Forja sem rebarba</p><p>A diferença neste processo é que a peça original está contida dentro da cavidade</p><p>da matriz durante a compressão e nenhuma rebarba é formada. A sequência do</p><p>processo é ilustrada na figura 5, a seguir.</p><p>Figura 5: Forjamento sem rebarbas: 1) Posição inicial antes do contato com a peça, 2) compressão parcial, 3) fim do curso de punção e fechamento da</p><p>matriz.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>O forjamento sem flash impõe certos requisitos no controle do processo, mais</p><p>rigorosos do que o forjamento com molde de impressão. Mais importante, o volume</p><p>do material de trabalho deve corresponder ao volume da cavidade da matriz dentro de</p><p>tolerâncias muito próximas. Se o starter for muito grande, a pressão excessiva pode</p><p>causar algum dano à matriz ou prensa, se o starter for muito pequeno, a cavidade não</p><p>será preenchida. Devido a esta exigência especial, o processo é mais adequado na</p><p>fabricação de peças geométricas simples e simétricas, e para trabalhar com metais</p><p>como alumínio, magnésio e suas ligas.</p><p>As forças no forjamento sem rebarbas atingem valores comparáveis aos do</p><p>forjamento com matriz de impressão (Groover, 2007).</p><p>A cunhagem é uma aplicação especial de forjamento sem rebarbas em que os</p><p>detalhes finos da matriz são impressos nas superfícies superior e inferior da peça</p><p>de trabalho, conforme figura 6, a seguir. Neste processo há pouco fluxo de metal; no</p><p>entanto, as pressões necessárias para produzir os detalhes da superfície da cavidade</p><p>do molde são altas. O processo também é usado para dar precisão dimensional e</p><p>acabamento superficial a algumas peças fabricadas por outras operações. As aplicações</p><p>mais comuns da cunhagem são em moedas, medalhões e jóias.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 101</p><p>Figura 6: Operação de cunhagem: Operação de cunhagem: 1) Início do ciclo, 2) tempo de compressão e 3) remoção da peça terminada</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>9.5 Forja de recalque</p><p>É uma operação de deformação na qual uma peça cilíndrica ou peça de trabalho</p><p>aumenta de diâmetro e diminui de comprimento. É uma operação</p><p>industrial que também</p><p>pode ser realizada como um processo de forjamento em matriz fechada, conforme</p><p>mostrado na figura 7, a seguir.</p><p>Figura 7: Operação perturbadora para formar a cabeça de um parafuso ou outro artigo similar. O ciclo consiste em: 1) O arame é alimentado até o batente,</p><p>2) as matrizes da mandíbula são fechadas apertando o material e o batente é removido, 3) o punção avança e 4) ele desce para formar a cabeça.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 102</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O recalque é amplamente utilizado na indústria de fixadores para formar cabeças</p><p>de pregos, cavilhas, parafusos e produtos de hardware semelhantes. Nessas</p><p>aplicações, o termo cabeçalho é frequentemente usado para denotar a operação.</p><p>Devido a esses tipos de aplicações, mais peças são produzidas por recalque do</p><p>que por qualquer outra operação de forjamento. O rebaixamento é feito como uma</p><p>operação de produção em massa, a frio, morno ou quente, com máquinas especiais</p><p>de recalque de forja chamadas formadoras de cabeça. O material com o qual essas</p><p>máquinas são alimentadas são barras ou arames, são formados nas extremidades</p><p>das barras e depois a peça é cortada no comprimento desejado. Finalmente, o</p><p>enrolamento do cordão é usado para formar o parafuso completo e as peças do</p><p>parafuso.</p><p>9.6 Forja com rolos</p><p>É um processo de deformação usado para reduzir a seção transversal de uma peça</p><p>cilíndrica (ou retangular), passando-a por uma série de rolos opostos com ranhuras</p><p>que correspondem à forma desejada da peça final. A operação típica é mostrada na</p><p>figura 8, a seguir.</p><p>Figura 8: Forja com rolos.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 103</p><p>Os roletes não giram continuamente, mas apenas por uma porção de revolução que</p><p>corresponde à deformação exigida pela peça. As peças forjadas a rolo são geralmente</p><p>mais fortes e possuem uma estrutura de grãos favorável em relação a outros processos</p><p>concorrentes, como usinagem, que podem ser usados para produzir essas mesmas</p><p>peças.</p><p>9.6 Forja orbital</p><p>Nesse processo, a deformação ocorre por meio de uma matriz superior em forma</p><p>de cone que simultaneamente pressiona e gira sobre a peça, conforme mostra a figura</p><p>9, a seguir. A peça de trabalho é pressionada em uma matriz inferior que possui uma</p><p>cavidade. Como o eixo do cone é inclinado, apenas uma pequena área da superfície</p><p>da peça é comprimida de cada vez. À medida que a matriz superior gira, a área sob</p><p>compressão também gira. Essas operações características deste processo produzem</p><p>uma redução substancial na carga de prensa necessária para atingir o conjunto de</p><p>trabalho.</p><p>As peças que geralmente são forjadas com este processo têm formas de disco e</p><p>formas cônicas, por exemplo, engrenagens cônicas (Groove, 2007).</p><p>Figura 9: No forjamento orbital, a matriz superior (em um ângulo em relação à matriz inferior) gira em torno da peça de trabalho. O ângulo de saída</p><p>e a forma da matriz superior resultam em uma pequena área de contato (pegada) entre a peça e o momento da matriz superior. Como a pegada é</p><p>aproximadamente um quinto da superfície da peça, o processo de forjamento orbital requer uma força consideravelmente menor do que o forjamento</p><p>convencional.</p><p>Fonte: Adaptado de Groover (2007).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 104</p><p>9.6 Forja isométrica e forja com matriz aquecida</p><p>São categorias especiais de processos de forjamento em que as temperaturas da</p><p>matriz são significativamente mais altas do que as usadas nos processos convencionais</p><p>de forjamento a quente.</p><p>As matrizes são aquecidas à mesma temperatura que a da peça de trabalho. A</p><p>peça de trabalho é impedida de resfriar em contato com a superfície fria da matriz,</p><p>pois no forjamento convencional, o metal flui mais facilmente e a força necessária</p><p>para realizar o processo é reduzida. Peças complicadas podem ser forjadas, com boa</p><p>precisão dimensional e quase perfeitasem termos de forma, as matrizes de trabalho</p><p>são geralmente feitas de ligas de níquel e molibdênio.</p><p>Este processo é caro e sua produção é lenta. No entanto, pode ser econômico para</p><p>peças forjadas complexas, feitas de materiais como titânio ou superligas, desde que</p><p>a quantidade necessária seja grande o suficiente para justificar os custos. O processo</p><p>pode ser realizado sob vácuo para evitar o fenômeno de oxidação.</p><p>Semelhante ao forjamento isotérmico é o forjamento a quente, com a diferença de</p><p>que as matrizes são aquecidas a uma temperatura mais baixa que a peça de trabalho.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 105</p><p>CAPÍTULO 10</p><p>FUNDIÇÃO -</p><p>CARACTERÍSTICAS GERAIS</p><p>A fundição é o processo pelo qual um metal fundido é despejado no interior da</p><p>cavidade de um molde com formato desejado da peça acabada, e, após sua solidificação,</p><p>assume a forma do molde com alguma contração volumétrica (CALLISTER, 2016).</p><p>Essa cavidade do molde é um negativo da peça que se deseja fabricar.</p><p>Como processo, a fundição é um processo introdutório, portanto, importante na</p><p>fabricação de diversos produtos, já que precede outros processos, como a usinagem, a</p><p>soldagem e a conformação mecânica (CHIAVERINI, 2008). Uma das grandes vantagens</p><p>é sua versatilidade, pois, por meio dele, é possível obter peças de geometria variada,</p><p>desde uma colher para uso no dia a dia até um bloco de motor.</p><p>A fundição segue algumas etapas, como mostra a figura 1, a seguir.</p><p>Título: Fluxograma simplificado das operações básicas para a produção de uma peça fundida aplicada à maioria dos processos de fundição</p><p>Fonte: Adaptado de KIMINAMI; CASTRO; OLIVEIRA (2018).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 106</p><p>Fundir um metal consiste em despejá-lo ou vazá-lo na fase líquida dentro de um</p><p>molde com o formato e tamanho da peça que se deseja produzir. Pode-se utilizar uma</p><p>vasta gama de metais e ligas no processo, desde que sejam fluidos na fase líquida.</p><p>Os metais mais utilizados são: ferros fundidos, cobre, zinco, alumínio, aços, magnésio</p><p>e as demais ligas obtidas a partir deles.</p><p>Em comparação com outros tipos de fabricação de ligas metálicas, a fundição</p><p>se sobressai não só por ser o mais antigo processo a ser explorado como por sua</p><p>versatilidade na obtenção de peças dos mais variados tamanhos e formatos.</p><p>Segundo Chiaverini (2008), para a obtenção do molde final de fundição, é preciso</p><p>seguir os passos listados a seguir.</p><p>Confecção do modelo - Obtenção do formato aproximado da peça a ser produzida, que</p><p>servirá de base para construção do molde. Suas dimensões devem ser confeccionadas</p><p>considerando a contração do metal durante o processo de solidificação ou eventual</p><p>processo futuro de usinagem. O modelo pode ser feito de madeira, alumínio, resina</p><p>plástica, argila, isopor, etc.</p><p>Confecção do molde - É a parte principal do processo de fundição. Trata-se do</p><p>dispositivo no qual o metal fundido é vertido em sua câmara para obtenção do</p><p>produto. Normalmente, é confeccionado por material refratário com resistência a altas</p><p>temperaturas. O material é moldado sobre o modelo, que, após sua retirada, deixa</p><p>uma cavidade com o formato desejado da peça.</p><p>Confecção dos machos - Também confeccionados de material refratário, são</p><p>responsáveis pela formação de vazios, furos e reentrâncias da peça. São inseridos</p><p>nos moldes antes que sejam fechados para serem os canais de preenchimento pelo</p><p>metal líquido.</p><p>Fusão - É a elevação de temperatura na qual um metal ou sua liga passa do estado</p><p>sólido para o líquido. Essa temperatura é obtida a partir da análise dos diagramas de</p><p>fases dos metais e seus elementos.</p><p>Vazamento - É a etapa em que ocorre o enchimento do molde com o metal líquido.</p><p>Nela, é importante o fator fluidez, requisito medido por meio da distância que o metal</p><p>percorre antes de se solidificar.</p><p>Desmoldagem</p><p>- Ocorre após a solidificação do metal dentro do molde. A retirada da</p><p>peça pode ser manual ou por processos mecânicos, dependendo do tipo de fundição</p><p>realizada.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 107</p><p>Rebarbação - É a retirada dos canais de alimentação, massalotes (espécie de reserva</p><p>de metal que preenche os espaços formados à medida que a peça vai se solidificando</p><p>e retraindo) e rebarbas que se formam durante o processo.</p><p>Limpeza - É a etapa final do processo. A peça incorpora incrustações da areia</p><p>que devem ser eliminadas, procedimento normalmente realizado por meio de jatos</p><p>abrasivos.</p><p>Todo esse processo tem a capacidade de produzir tanto peças de grandes dimensões</p><p>(mais do que 200 toneladas) quanto pequenas, possibilitando ainda obter peças com</p><p>a forma final desejada (net shape). Além do fator geometria, também é aplicado para</p><p>uma variedade grande de ligas metálicas e adequado para produção em larga escala</p><p>(KIMINAMI et al, 2018). A figura 1, a seguir, mostra um grupo de trabalhadores em</p><p>uma fundição produzindo peças de aço em escala industrial.</p><p>Figura 1: Fluxo de um processo de fundição.</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/vetores-gratis/ilustracao-isometrica-dos-trabalhadores-da-instalacao-de-fabricacao-de-metal-com-vazamento-de-ferro-fundido-</p><p>fundicao-do-forjamento-ilustracao-do-processo-do-laminador_15481148.htm#query=fundi%C3%A7%C3%A3o&position=32&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 108</p><p>Apesar disso, o processo tem desvantagens relativas às propriedades mecânicas,</p><p>porosidade, limitada precisão dimensional e acabamento superficial para alguns</p><p>processos. Também é perigoso, por trabalhar com metal fundido, e traz problemas</p><p>ambientais devido ao descarte de produtos utilizados nos moldes.</p><p>10.1 Aplicações</p><p>Os componentes obtidos a partir da fundição são utilizados em equipamentos de</p><p>transporte, construção, geração de energia, mineração etc. (CHIAVERINI, 2008,). Uma</p><p>das vantagens da aplicação do processo é a possibilidade da fabricação de peças</p><p>frágeis, isto é, que não apresentam ductilidade suficiente para serem conformadas</p><p>mecanicamente, por exemplo, os ferros fundidos e aços ferramentas.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>As operações de conformação mecânica consistem na deformação plástica, ou</p><p>seja, permanente, de uma peça metálica para obtenção de um formato final. A</p><p>força aplicada deve superar o limite de escoamento do material e pode ser realizada</p><p>abaixo ou acima da temperatura de recristalização da liga (CALLISTER, 2016).</p><p>Existe uma gama de diferentes técnicas de fundição, com variações no processo</p><p>de moldagem, como fundição em molde de areia verde, em casca, de cera perdida</p><p>e com molde permanente. A figura 2, a seguir, mostra peças originadas da fundição</p><p>sob pressão feitas de alumínio para equipamentos automotores e elétricos.</p><p>Figura 2: Disco de freio automotivo originado pelo processo de fundição.</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-premium/manutencao-reparo-e-limpeza-de-freio-a-disco-e-pastilhas-de-freio-de-amianto-parte-do-uso-do-carro-para-parar-o-</p><p>carro_30132808.htm#query=pe%C3%A7as%20automotivas&position=34&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 109</p><p>Além de originar produtos e subprodutos utilizados na metalurgia a partir do minério</p><p>metálico, o processo de fundição utiliza sucata metálica, o que representa um aspecto</p><p>positivo sob o ponto de vista da sustentabilidade, por meio da reciclagem (KIMINAMI</p><p>et al, 2018).</p><p>10.2 - Equipamentos básicos de fundição</p><p>O principal equipamento de projeto para processamento de uma liga fundida para</p><p>obtenção de um produto é o molde Como visto anteriormente, a etapa inicial do sistema</p><p>é a confecção do modelo ou desenho da peça a ser fundida, logo, ao projetar esse</p><p>modelo, alguns fenômenos devem ser levados em consideração (CHIAVERINI, 2008).</p><p>Em primeiro lugar, os que ocorrem durante a solidificação do metal líquido no interior</p><p>do molde para evitar defeitos. Chiaverini (2008) apresenta algumas recomendações a</p><p>serem seguidas para que esses defeitos sejam evitados ou, pelo menos, minimizados.</p><p>• Projetar adequadamente as seções das peças.</p><p>• Considerar uma espessura mínima de parede a fim de evitar sua ruptura.</p><p>• Evitar fissuras de contração, por meio do controle de temperatura.</p><p>• Prever conicidade para melhor confecção do molde e consequente facilidade</p><p>de desmoldagem.</p><p>• Considerar a contração do metal ao solidificar</p><p>• Eliminar os rebaixos.</p><p>• Deixar sobremetal para evitar faltas de preenchimento.</p><p>• Verificar a divisão do modelo.</p><p>• Considerar o volume de produção.</p><p>• Estudar adequadamente a localização dos machos.</p><p>• Prever a colocação dos canais de vazamento.</p><p>O estabelecimento dessa sequência tem como objetivo garantir a estabilidade</p><p>e qualidade da peça. Os canais de vazamento têm uma importante função nesse</p><p>processo, pois evitam a turbulência do metal fundido durante o vazamento, permitem</p><p>a saída de gases, filtram ou aprisionam a entrada de escória ou, ainda, evitam a</p><p>formação de vazios na peça devido à contração do metal.</p><p>Após seguir a sequência descrita, é a hora da confecção do molde. A figura 3, a</p><p>seguir, ilustra um molde para a fundição de uma peça semelhante à moldura de um</p><p>quadro, contendo as várias partes do sistema de alimentação.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 110</p><p>Depois que o molde é confeccionado, o metal é vazado pelo bocal (ou bacia) de</p><p>vazamento, passando pelo canal de descida, cuja geometria cônica garante a fluidez</p><p>do metal líquido de forma constante. Logo após, o metal preenche primeiramente o</p><p>canal de distribuição e, em seguida, a entrada do metal fundido na cavidade que virá a</p><p>construir a peça ocorre pelos canais de ataque, cujo número e formato são projetados</p><p>para garantir o fluxo em regime laminar, em velocidade equalizada de entrada e pressão</p><p>suficiente para o preenchimento de toda a cavidade.</p><p>Figura 3: Sistema de alimentação para uma fundição em molde de areia de uma peça</p><p>Fonte: Adaptado de Kiminami et al, 2018.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Lembrando sempre da inter-relação entre composição química, microestrutura,</p><p>processamento, propriedades e desempenho, pode-se afirmar que a escolha do</p><p>material e o processo de fabricação devem ser realizados simultaneamente.</p><p>Um dos principais requisitos exigidos nos metais de fundição é a homogeneidade</p><p>das peças, originada por meio de um projeto adequado da peça e dos modelos e</p><p>moldes e da escolha da técnica apropriada de fundição (CHIAVERINI, 2008). Além</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 111</p><p>disso, normalmente, é necessário um tratamento térmico posterior para ajuste da</p><p>granulação e alívio de tensões internas.</p><p>10.2 - Tipos de processos de fundição</p><p>De maneira geral, os processos de fundição podem ser divididos em processos</p><p>de fundição em areia e outros processos de fundição, como mostra o diagrama</p><p>representado na figura 4, a seguir:</p><p>Figura 4: Classificação dos processos de fundição</p><p>Fonte: Adaptado de Chiaverini, 2008.</p><p>A principal diferença entre eles é o tipo de molde empregado na fabricação da</p><p>peça. O molde em areia verde consiste em uma mistura de moldagem contendo</p><p>sílica e argila, umidificada para a compactação do material, garantindo um melhor</p><p>desempenho do molde. É um processo difundido por ser simples, versátil e barato,</p><p>podendo ser desenvolvido com areia reciclável e moldagem manual ou mecanizada</p><p>(CHIAVERINI, 1986).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 112</p><p>CAPÍTULO 11</p><p>FUNDIÇÃO POR</p><p>MOLDAGEM EM AREIA</p><p>Em empresas do setor de fundição, os investimentos em processos com maior</p><p>conteúdo tecnológico objetivam melhorar a qualidade de produtos, ampliar a produção,</p><p>reduzir custos com matéria-prima e mão de obra e se adequar a normas, padrões</p><p>e regulamentações técnicas. Esses</p><p>objetivos estão quase sempre associados à</p><p>melhoria da qualidade, da produtividade, redução de custos e adequação técnica,</p><p>que são requisitos básicos para a ampliação da competitividade da indústria tanto</p><p>no mercado interno quanto no externo.</p><p>Nesse contexto, os engenheiros devem compreender os principais processos de</p><p>fabricação, entre eles, a fundição por moldagem em areia, para que tenham capacidade</p><p>técnica para atuar e responder aos objetivos associados aos ambientes de alta</p><p>competitividade.</p><p>11.1 Etapas do processo de fundição por areia</p><p>A fundição por moldagem em areia é um processo de fabricação que consiste</p><p>em preencher a cavidade de um molde com metal fundido, cujo formato e medidas</p><p>são muito próximos das peças que se desejam obter. É um processo conhecido no</p><p>mercado, com boa versatilidade e características definidas.</p><p>Entre suas etapas, estão a preparação da areia e da caixa de moldagem, o processo</p><p>de moldagem (preenchimento do molde) e a remoção e acabamento da peça já</p><p>solidificada.</p><p>11.1.1 Preparação da areia e caixa de moldagem</p><p>A fundição por moldagem em areia é o processo de fundição utilizado na produção</p><p>de peças de aço, ferro fundido, ligas de alumínio, latão, bronze e ligas de magnésio, pois</p><p>os moldes de areia suportam melhor as altas temperaturas de fusão desses metais.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 113</p><p>A areia é um material altamente refratário, ou seja, ela suporta altíssimas temperaturas</p><p>sem alterar suas características físico-químicas e pode ser utilizada em larga escala. Além</p><p>disso, está presente de forma abundante nas várias regiões do planeta e apresenta custo</p><p>baixo quando comparado a outros materiais utilizados para a fabricação de moldes.</p><p>O processo de fundição por moldagem em areia, particularmente a moldagem em areia</p><p>verde, é simples e amplamente utilizado por várias empresas da área de fundição. A figura</p><p>1, a seguir, mostra um esquema que representa de forma esquemática este processo.</p><p>Figura 1: Esquema geral de um processo de fundição por areia.</p><p>Fonte: Adaptado de São Paulo (2011).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 114</p><p>Neste processo, a moldagem é realizada por meio de compactação mecânica ou manual</p><p>de uma mistura de materiais refratários chamados de areia de fundição. Essa compactação</p><p>acontece sobre um modelo posicionado no interior de uma caixa de moldagem.</p><p>Como a areia in natura (exatamente como é retirada da natureza) não é normalmente</p><p>utilizada diretamente no processo de fundição, precisa ser preparada. De acordo com o</p><p>Guia de Boas Práticas do Setor de Fundição da Federação das Indústrias do Estado de</p><p>Minas Gerais (FIEMG) ([20--]), a parte mais importante de uma fundição por moldagem</p><p>em areia é o setor ou laboratório de areias.</p><p>Existem muitas variações e tipos de areias de fundição que podem ser preparados</p><p>e utilizados sendo que cada processo tem suas particularidades. Segundo Baldam e</p><p>Vieira (2014), uma divisão pode ser a das areias com aglomerantes argilosos e das</p><p>areias com ligantes químicos. Outra é a divisão dos processos em cura a frio, cura</p><p>por gasagem e cura térmica. Cada processo tem suas características e limitações que</p><p>diferem quanto à liga, forma e tamanho das peças e moldes, produtividade, resistência</p><p>mecânica, utilização em moldes ou machos, entre outros.</p><p>ISTO ACONTECE NA PRÁTICA</p><p>Será que a areia de fundição que chamamos de areia verde é da cor verde mesmo?</p><p>O termo fundição ou moldagem em areia verde é caracterizado em função da</p><p>composição química e umidade da areia utilizada. Em termos gerais a areia verde é</p><p>composta por: areia base (sílica - mais comum); argila (bentonita); água e aditivos (que</p><p>podem ser pó de carvão, pó de madeira, amido, etc.). Em termos de porcentagem a</p><p>areia constitui uma mistura de aproximadamente 75% de areia base silicosa, 20% de</p><p>argila e 5% de água e aditivos. Neste processo a areia mantém sua umidade original e</p><p>dispensa a utilização de estufas para secagem, por isso o nome “areia verde”.</p><p>Ainda segundo o Guia, após a seleção do processo de fabricação mais adequado</p><p>e que atende às características técnicas das peças a serem produzidas, deve-se dar</p><p>uma atenção especial ao processo de preparação e mistura dos componentes da</p><p>areia, realizada em um equipamento chamado de misturador de areia, que tem a</p><p>função de homogeneizar os constituintes da mistura, fazendo com que cada grão</p><p>de seja recoberto por uma fina camada de aglomerante, agentes de cura e aditivos</p><p>(Guia de Boas Práticas do Setor de Fundição da Federação das Indústrias do Estado</p><p>de Minas Gerais (FIEMG) ([20--]).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 115</p><p>A utilização de uma areia de boa qualidade pode representar a obtenção de uma</p><p>peça também boa, com bom acabamento superficial, inibir a presença de defeitos</p><p>internos e garantir melhor estabilidade dimensional das peças dentro do especificado</p><p>pelo projeto da peça.</p><p>A tabela 1, a seguir, elenca as etapas mais relevantes para a obtenção de uma areia</p><p>de qualidade e apropriada ao processo de fundição por moldagem em areia.</p><p>• Controle e estocagem adequada de todas a matérias-primas utilizadas (areia base, água,</p><p>catalisador, resinas)</p><p>• Seleção do misturador de areia correto</p><p>• Controle do tempo e rotação do misturador.</p><p>• Controle da ordem de mistura dos componentes no misturador</p><p>• Controle das características físico-químicas da areia em laboratório.</p><p>• Controle do estoque da areia preparada para o processo de fundição.</p><p>Tabela 1 – Etapas Importantes para a Obtenção de uma Areia de Qualidade</p><p>Fonte: O próprio autor.</p><p>Após o processo de preparação da areia e de seus componentes, o produto será</p><p>utilizado nos processos subsequentes da fundição por moldagem em areia.</p><p>11.1.2 Moldagem</p><p>O processo de moldagem adequada da peça é uma etapa fundamental do processo</p><p>de Fundição por Moldagem em Areia. Segundo Chiaverini (2008), o molde é o recipiente</p><p>que contém a cavidade ou as cavidades com a forma da peça a ser fundida e no</p><p>interior das quais será vazado o metal líquido.</p><p>A confecção de um molde de qualidade é muito importante para a qualidade</p><p>das peças produzidas. A moldagem pode ser feita manualmente por um moldador</p><p>treinado e qualificado ou pode ser feita via máquina de compactação automática.</p><p>Na compactação automática, o contato do operador com o molde deve ser o menor</p><p>possível, evitando queda de produtividade. A areia para moldação manual difere da</p><p>areia para moldagem mecanizada, principalmente no teor em umidade, sendo que na</p><p>manual a areia necessita de maior teor em umidade, o que na mecanizada deve ser</p><p>evitado, sempre procurando uma elevada fluidez da areia para melhor preenchimento</p><p>das caixas de moldar.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 116</p><p>A figura 2, a seguir, mostra a sequência de moldagem de uma peça simples.</p><p>Figura 1: Esquema geral de um processo de fundição por areia.</p><p>Fonte: Adaptado de São Paulo (2011).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 117</p><p>A moldagem pode ser feita manualmente por um moldador treinado e qualificado ou</p><p>por meio de uma máquina de compactação automática. No processo de compactação</p><p>automática, o ideal é ter pouca interferência do operador, objetivando ganhar em</p><p>produtividade.</p><p>Segundo Chiaverini (2008), a fase de moldagem é uma etapa diferenciadora dos</p><p>vários processos de fundição existentes, pois é possível diferenciar, por exemplo, a</p><p>moldagem em moldes de areia (temporários) e em moldes metálicos (permanentes).</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O termo moldagem pode se referir a vários processos diferentes. Na engenharia</p><p>mecânica, a moldagem se refere ao processo de construção de um molde ou</p><p>confecção de uma peça usando como modelo um molde.</p><p>Segundo Baldan (2014), para que se obtenha um produto de qualidade por meio</p><p>do processo de fundição,</p><p>os moldes devem apresentar as características que você</p><p>conhece clicando nas abas a seguir:</p><p>• Resistência interna suficiente, objetivando suportar a pressão interna do metal</p><p>fundido.</p><p>• Resistência interna suficiente para suportar a ação erosiva do metal durante o</p><p>vazamento.</p><p>• Geração de gases reduzida durante o processo de vazamento e resfriamento,</p><p>objetivando eliminar as possibilidades de contaminação do metal e o rompimento</p><p>do molde.</p><p>• Permeabilidade para que os gases gerados possam ser eliminados durante o</p><p>processo de vazamento do fundido.</p><p>• Resistência ao calor (refratariedade) para suportar as altas temperaturas dos</p><p>fundidos e facilitando a desmoldagem da peça final.</p><p>• Redução da possibilidade de contração da peça que ocorre durante o processo</p><p>de resfriamento e solidificação.</p><p>Tanto ligas ferrosas quanto não ferrosas podem ser produzidas nesse tipo de</p><p>moldagem. Os moldes são preparados, o metal é vazado por gravidade (como ilustra</p><p>a próxima imagem) e as peças são desmoldadas durante ciclos rápidos de produção.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 118</p><p>Ainda conforme Baldam e Vieira (2014), após a utilização, praticamente toda a areia</p><p>(98%) pode ser reutilizada.</p><p>11.1.3 Remoção e acabamento</p><p>O processo de remoção ou desmoldagem se inicia após a completa solidificação e</p><p>resfriamento das peças dentro dos moldes. Sequencialmente, as peças são desmoldadas</p><p>e encaminhadas ao setor de acabamento, onde serão realizados processos mais</p><p>finos. O processo de remoção pode ser feito manualmente com martelos e vergalhões</p><p>ou com o auxílio de desmoldadores vibratórios, constituídos de uma grade com um</p><p>mecanismo que vibra. Assim, a areia passa pela grade, caindo em silos, quando se</p><p>inicia seu processo de reciclagem.</p><p>Por sua vez, o acabamento é composto por várias etapas, que compreendem: o</p><p>seccionamento dos canais (por impacto, prensa ou corte), a limpeza da peça por</p><p>jateamento de areia ou de granalha de aço seguida de rebarbação, o tratamento</p><p>térmico e o acabamento propriamente dito (usinagem, furação, etc.). Algumas podem</p><p>ser opcionais, dependendo das características técnicas de cada projeto. Após cada</p><p>uma dessas etapas, as peças são inspecionadas e aquelas com defeitos visíveis são</p><p>separadas do lote. Dependendo da extensão dos defeitos e da especificação da peça,</p><p>essas falhas podem ser reparadas por solda, por impregnação com resinas (para</p><p>fechar porosidades) ou significar o sucateamento e posterior reciclagem.</p><p>Após o processo de solidificação dentro do molde, as peças são retiradas e</p><p>encaminhadas para o setor de acabamento, onde serão lixadas, jateadas, limpas e</p><p>separadas dos canais de vazamento e canais de sobremetal (massalotes). Caso seja</p><p>necessário, poderão ser usinadas para a obtenção de sua forma final antes de ser</p><p>enviadas aos clientes.</p><p>Em alguns casos, as peças podem receber tratamentos posteriores do tipo pintura.</p><p>Após os controles finais feitos em laboratório, como a verificação da qualidade</p><p>dimensional, mecânica, metalográfica e química das peças, elas são enviadas ao</p><p>cliente final, encerrando seu ciclo de produção na fundição.</p><p>11.2 Materiais e equipamentos</p><p>O advento das tecnologias modernas e da mundialização da economia aumentou</p><p>consideravelmente a oferta de materiais e equipamentos nos vários mercados mundiais.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 119</p><p>Podemos até mesmo afirmar que os processos são padronizados pelas empresas a</p><p>nível mundial e são feitas adaptações locais que no caso do Brasil são chamadas de</p><p>“tropicalização” dos processos e produtos.</p><p>A indústria de fundição por moldagem em areia no Brasil está nos mesmos níveis</p><p>de avanço tecnológico em termos de tecnologia dos materiais e equipamentos que</p><p>outros países produtores deste tipo de produto. Possuímos mão de obra de excelente</p><p>qualidade nos vários pólos existentes no Brasil.</p><p>11.2.1 Caixa de moldagem</p><p>Os materiais mais modernos e sustentáveis que são utilizados para a confecção</p><p>de caixas de moldagem são madeira de compensado e metais (alumínio e aço,</p><p>principalmente) (BALDAM; VIEIRA, 2014). Esses materiais diferem entre si quanto ao</p><p>acabamento e a durabilidade que conferirão à caixa, e seu tempo de vida depende da</p><p>complexidade do processo e do cuidado no armazenamento e manuseio das caixas.</p><p>11.2.2 Modelo</p><p>Assim como as caixas de moldagem, os materiais mais modernos e sustentáveis</p><p>utilizados para a confecção de modelos são madeira de compensado, metais (alumínio e</p><p>aço, principalmente) e adicionalmente, resinas poliméricas (termoplásticas e termofixas)</p><p>(BALDAM; VIEIRA, 2014). Todos diferem entre si quanto ao acabamento e a durabilidade</p><p>que conferirão ao modelo.</p><p>ISTO ACONTECE NA PRÁTICA</p><p>Até poucos anos atrás, os materiais mais utilizados no Brasil para a confecção de</p><p>caixas de moldagem e modelos em madeira de Pinheiro (Araucaria angustifolia) e</p><p>de Cedro (Cedrus libani). Logicamente, um grande prejuízo para o meio ambiente e</p><p>um processo de pouca sustentabilidade. Muitas empresas investiram na mudança e</p><p>na utilização de materiais mais sustentáveis e passaram então a utilizar madeira de</p><p>compensado e metais na confecção das caixas e modelos. Uma super solução de</p><p>Engenharia. O meio ambiente agradece!</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 120</p><p>Em termos de seleção dos materiais, em primeiro lugar é preciso saber se o processo</p><p>de moldagem selecionado apresenta alguma exigência em termos da fabricação do</p><p>modelo. Por exemplo, alguns processos exigem que o modelo seja pré-aquecido, ou</p><p>seja, neste caso existe a exigência de engenharia que o mesmo seja confeccionado</p><p>numa liga metálica.</p><p>O tempo de vida dos modelos depende da complexidade do processo de moldagem</p><p>em areia e do cuidado em seu armazenamento e manuseio. Em termos de durabilidade</p><p>e como uma primeira referência técnica de aproximação, é possível considerar os</p><p>valores apresentados na tabela 2, a seguir.</p><p>Material Durabilidade em número de moldagens</p><p>Madeira 200-300</p><p>Madeira reforçada com metal Até 2000</p><p>Alumínio ou resina epóxi Até 6000</p><p>Ferro fundido / aço Até 100.000</p><p>Tabela 2 – Material x durabilidade em número de moldagens</p><p>Fonte: Adaptado de ASM INTERNATIONAL (2015).</p><p>Para selecionar os materiais, primeiro é preciso saber se o processo de moldagem</p><p>escolhido apresenta alguma exigência em termos da fabricação do modelo. Por</p><p>exemplo, alguns exigem que o modelo seja pré-aquecido, nesse caso, ele deve ser</p><p>confeccionado em uma liga metálica. Soares (2000, p. 36) complementa:</p><p>Caso o engenheiro responsável pelo projeto defina que não existe</p><p>restrição quanto ao material do modelo, a escolha então, dependerá</p><p>basicamente do lote de peças a fabricar, da tolerância dimensional</p><p>e do acabamento requeridos para a peça fundida. O custo de um (ou</p><p>mais) modelo(s) se diluirá por todo o lote encomendado e assim a</p><p>durabilidade do modelo escolhido deve ser compatível com o número</p><p>de peças a fabricar.</p><p>A seleção dos materiais deve focar a qualidade, o custo e prazo de atendimento</p><p>do cliente.</p><p>11.2.3 Especificação da areia de fundição</p><p>A areia de moldagem de fundição é formada por grãos refratários de areia-base</p><p>(materiais com alta resistência a grandes temperaturas) e por um agente aglomerante</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 121</p><p>(que aglomera e reúne as partículas) desses grãos. Entre as várias areias de fundição</p><p>existentes, a mais utilizada é a areia verde, formada por areia-base (sílica) e cujo</p><p>aglomerante é uma mistura de argila e água (ASM INTERNATIONAL, 2015). A seguir,</p><p>apresenta-se uma classificação, segundo Soares (2000):</p><p>• Quanto à origem - natural; semissintética ou sintética. Apesar de já estar pronta,</p><p>a areia natural tem sido pouco utilizada dadas suas baixas propriedades.</p><p>• Quanto ao uso - nova ou reciclada. Uma fundição de areia verde que trabalhe</p><p>com areia usada (reciclada) utiliza cerca de 10% de areia nova para recompor as</p><p>perdas durante a reciclagem e manter as propriedades da areia estáveis. Na areia</p><p>reciclada, são adicionadas também pequenas quantidades de aglomerantes e água.</p><p>• Quanto ao emprego - Areia de moldagem (faceamento ou enchimento) e areia</p><p>de macho.</p><p>• Quanto ao estado de umidade - úmida (verde) ou seca (estufada).</p><p>Segundo Mascarenhas Filho (2016, p. 30):</p><p>As areias de moldagem se classificam conforme o aglomerante.</p><p>As principais são: areias aglomeradas com argila, dentre as quais a</p><p>mais usada é a bentonita; areias aglomeradas com resinas; areias</p><p>aglomeradas pelo processo silicato e areias aglomeradas com</p><p>cimento. A areia de moldagem é composta por quatro ingredientes</p><p>principais: grãos de areia propriamente (areia-base); aglomerante, que</p><p>pode ser argila natural ou resina ou cimento, aditivos e, água para</p><p>plastificar e ajudar na ligação dos grãos.</p><p>Nas areias, os grãos são classificados pelo tamanho médio de suas partículas,</p><p>medidas em uma amostra via ensaios de granulometria. O tamanho médio dos grãos</p><p>é indicado pelo índice ou módulo de finura da areia-base, calculado segundo o método</p><p>de ensaio. Quanto maior o índice ou módulo de finura, mais fina é a areia e menores</p><p>são os tamanhos médios de suas partículas componentes.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>A maioria das empresas de fundição brasileiras seguem as recomendações da</p><p>Sociedade Americana de Fundição (American Foundry Society - AFS. Você pode</p><p>aprofundar seus conhecimentos sobre tamanhos de partículas e granulometria</p><p>da areia base conferindo o site do Comitê Brasileiro da Fundição (ASSOCIAÇÃO</p><p>BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 122</p><p>A argila, material considerado aglomerante e ilustrado na próxima imagem, é</p><p>constituída por silicatos de alumínio hidratados e tem como uma de suas propriedades</p><p>a capacidade de absorver água, adquirindo plasticidade e coesão. Existem vários tipos</p><p>de argila, porém, nos processos de fundição, geralmente se utilizam as bentonitas,</p><p>que apresentam partículas bem finas, com dimensões inferiores a 0,02 mm.</p><p>Adicionando água a uma mistura de grãos de areia-base e argila, esta absorve</p><p>a água e, por ação mecânica direta, envolve os grãos de areia-base, juntando-os.</p><p>Em outras palavras, a argila realiza um processo de aglomeração dos grãos de</p><p>areia-base. Uma areia assim preparada tem boa trabalhabilidade e moldabilidade e</p><p>pode ser utilizada no processo de moldagem. Uma areia nova preparada do modo</p><p>citado pode ter a seguinte composição: 100 partes de areia-base + 10 partes de</p><p>argila + 3 partes de água, por exemplo. Chamamos essa mistura de materiais de</p><p>areia de moldagem.</p><p>Segundo Baldam e Vieira (2014), além da areia-base, da argila e da água, também se</p><p>empregam aditivos quando se deseja obter ou melhorar alguma propriedade específica</p><p>da areia de moldagem. Existem vários tipos de aditivos com efeitos positivos e negativos,</p><p>dependendo da quantidade utilizada. Alguns efeitos positivos são:</p><p>• redução das reações superficiais entre molde e metal fundido;</p><p>• melhoria significativa da qualidade do acabamento superficial da peça;</p><p>• melhoria da resistência a temperaturas elevadas;</p><p>• maior facilidade de desmoldagem</p><p>• maior facilidade de desagregação da areia na desmoldagem.</p><p>Como propriedades requeridas de uma areia de moldagem e principalmente, de</p><p>uma areia-base sílica-argilosa, estão:</p><p>• moldabilidade e trabalhabilidade;</p><p>• resistência mecânica;</p><p>• permeabilidade gasosa e térmica.</p><p>Segundo a Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais ([20--]), o principal</p><p>desafio ambiental associado aos processos de fundição via moldagem por areia é</p><p>inserir soluções racionais e sustentáveis para o desenvolvimento da produção, ou seja,</p><p>integrar alternativas que visam à prevenção de impactos e à economia de recursos,</p><p>matéria prima e de energia, buscando também a reutilização e recuperação de resíduos,</p><p>principalmente da areia de fundição.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 123</p><p>11.2.4 Máquinas de moldagem</p><p>Equipamentos podem ser utilizados nos processos de mecanização ou de</p><p>automatização da fundição por moldagem em areia. Nesse tipo de processo, a</p><p>compactação da areia no molde é o que merece maior atenção no momento de se</p><p>pensar em investimentos em mecanização. Mas é importante entender por que se</p><p>compacta a areia.</p><p>No processo de fundição por areia verde, a resistência do molde pode ser atingida</p><p>por meio da compactação da areia, que aumenta sua densidade aparente, diminuindo</p><p>o vazio e o espaço entre grãos, aumentando a resistência e ajustando a permeabilidade</p><p>para valores adequados. Em alguns processos, a resistência é adquirida por reações</p><p>químicas entre aglomerantes e aditivos, e a socagem é feita com o intuito de conformar</p><p>e transferir para a peça todos os detalhes do modelo.</p><p>Segundo Soares (1998), normalmente uma empresa de fundição subdivide sua</p><p>produção em três grupos fisicamente distintos.</p><p>Grupo 1</p><p>Moldagem manual de pequenos lotes. Um número reduzido de peças encomendadas</p><p>pode inviabilizar a fabricação de placas modelo, justificando a moldagem manual.</p><p>Grupo 2</p><p>Moldagem mecanizada e/ou automatizada. Em fundição com trabalho seriado,</p><p>a maior parte da carteira de clientes ou de produtos deve estar enquadrada nesta</p><p>categoria, dada à alta produtividade alcançada pelas máquinas compactadoras.</p><p>Grupo 3</p><p>Moldagem de grandes peças. Peças de grande porte, normalmente em encomendas</p><p>unitárias, não podem ser produzidas por máquinas de moldar convencionais por</p><p>extrapolar suas capacidades. A moldagem deve ser feita manualmente ou com auxílio</p><p>de máquinas de projeção centrífuga, com capacidade de compactar de 200 a 500 kg</p><p>de areia/min.</p><p>Na compactação mecanizada convencional, existem os seguintes tipos de máquinas:</p><p>impacto, compressão e impacto mais compressão. Quase todas as fundições trabalham</p><p>com máquinas do tipo impacto mais compressão, com vistas a equalizar a densidade,</p><p>e por conseguinte a dureza da areia, embora já sejam produzidas máquinas do tipo</p><p>alto impacto, em que a compactação é atingida numa única operação de apenas 0,2</p><p>segundos, com resultado uniforme.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 124</p><p>11.3 Característica do processo e aplicações</p><p>A fundição em moldagem de areia é o processo mais usado na fabricação de vários</p><p>materiais e ligas devido à refratariedade do molde de areia (BALDAM; VIEIRA, 2014).</p><p>O processo de moldagem em areia, particularmente em areia verde, é o mais simples</p><p>e largamente usado nas empresas do ramo de fundição, por apresentar inúmeras</p><p>vantagens técnicas e econômicas.</p><p>A fundição por moldagem em areia pode ser utilizada em peças mais simples até as</p><p>mais complexas e de grandes formatos. Este processo também pode ser empregado</p><p>em uma gama de aços, ferros fundidos e outros metais e ligas. A figura a seguir mostra</p><p>algumas peças fabricadas por meio desse processo.</p><p>A fundição por moldagem em areia pode ser aplicada na fabricação de partes e</p><p>corpos de motores, turbinas (hidráulicas e de aviões), equipamentos e ferramentas</p><p>para indústria mecânica, metalúrgica e de construção civil, laminadores, propulsores</p><p>para navios, hélices, válvulas de alta e baixa precisão, sapatas de freios e componentes</p><p>para indústria automobilística e para uso doméstico.</p><p>11.3.1 Vantagens e desvantagens</p><p>A moldagem por areia verde é o mais barato dentre os outros métodos de produção</p><p>de moldes e proporciona menor distorção de forma do que os métodos que usam</p><p>areia seca porque não há necessidade de aquecimento, ou seja, a resposta técnica</p><p>é melhor.</p><p>Esse tipo de moldagem emprega caixas de moldagem prontas para a reutilização</p><p>em um mínimo espaço de tempo, o que gera um ganho significativo de produtividade e</p><p>eficiência na fábrica de fundição. Também tem boa estabilidade dimensional e menor</p><p>possibilidade de surgimento</p><p>de trincas, dando maior segurança na produção das peças.</p><p>Além disso, a areia é mais facilmente reciclada, o que gera um ganho econômico</p><p>e principalmente ambiental.</p><p>Apesar dos benefícios, a moldagem por areia verde apresenta algumas desvantagens.</p><p>O controle da areia é um fator crítico e de difícil realização. Além disso, ocorre mais</p><p>erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho devido aos fluxos turbulentos</p><p>existentes no interior do molde. O acabamento da superfície piora nas peças de maior</p><p>massa e, por fim, a estabilidade e a precisão dimensional são menores nas peças</p><p>maiores.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 125</p><p>CAPÍTULO 12</p><p>FUNDIÇÃO DE PRECISÃO</p><p>E FUNDIÇÃO POR MOLDE</p><p>PERMANENTE</p><p>O processo de fundição é versátil para o desenvolvimento de peças, ferramentas,</p><p>ornamentos e equipamentos, mas, dependendo do tipo de produto a ser obtido, alguns</p><p>processos são mais ou menos recomendados.</p><p>A fundição de precisão (cera perdida) é um processo utilizado há milhares de anos.</p><p>Sua base continua a mesma, mas apresenta melhorias no desenvolvimento de moldes</p><p>que suportem temperaturas cada vez mais altas e em sua automatização. As grandes</p><p>vantagens frente a outros processos de fundição são: o grande rigor dimensional que</p><p>pode ser obtido, a precisão das peças e o excelente acabamento superficial que se</p><p>pode obter.</p><p>Diferentemente do processo de fundição em areia verde, que utiliza o modelo</p><p>inúmeras vezes com perda do molde, no processo de fundição em precisão, tanto</p><p>modelo quanto molde (que, nesse processo, é comumente chamado de matriz) são</p><p>perdidos, ou seja, inutilizados. Nesse processo, utilizam-se matrizes obtidas ao revestir</p><p>um modelo consumível de cera com uma pasta ou argamassa refratária que endurece</p><p>em temperatura ambiente ou a uma temperatura adequada. Assim que essa pasta</p><p>endurece, o modelo é consumido (inutilizado). Dessa maneira, obtém-se uma casca</p><p>endurecida, que é o molde propriamente dito, com as cavidades relativas às peças</p><p>que se desejam produzir. Assim que é feito o vazamento do metal líquido no interior</p><p>do molde e solidificada a peça produzida, para extraí-la, é preciso destruir a matriz.</p><p>Os processos de fundição com molde permanente empregam moldes metálicos,</p><p>podendo ser realizada a fundição por pressão ou gravidade. Isso permite que o mesmo</p><p>molde seja utilizado inúmeras vezes, o que é uma vantagem em comparação aos</p><p>processos de fundição em areia. Tal versatilidade torna esse tipo particular de fundição</p><p>atrativo e rentável, mas com certas limitações operacionais, como tamanho e forma</p><p>das peças fundidas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 126</p><p>12.1 Fundição de Precisão - Etapas do processo</p><p>Na fundição por cera perdida ou microfusão, as peças obtidas apresentam precisão</p><p>dimensional e excelente acabamento superficial, o que reduz os custos de acabamento.</p><p>Também é possível fabricar muitas peças por vez, cada uma com geometrias bastante</p><p>complexas, o que pode não ser possível nos demais processos de fundição.</p><p>De uma maneira abrangente, pode-se organizar o processo de fundição de precisão</p><p>em cera perdida nas seguintes etapas, conforme figura 1, a seguir:</p><p>Figura 1: Etapas do processo de fundição de precisão</p><p>Fonte: Adaptado de Soares (2000)</p><p>Partindo desta divisão, vamos detalhar estas etapas, equipamentos e características</p><p>da fundição por cera perdida a seguir.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 127</p><p>12.1.1 Preparo da matriz</p><p>No processo de fundição de precisão por cera perdida, o molde utilizado é chamado</p><p>de matriz, que é descartável, ou seja, destruído a cada processo de fundição e reciclado</p><p>para ser utilizado em um novo processo (COLPAERT, 2008).</p><p>O primeiro passo é produzir o desenho que servirá de base para o projeto da matriz</p><p>que deverá ter a forma negativa da peça a ser produzida, pois tem a função de produzir o</p><p>molde de cera. Essa matriz pode ser utilizada inúmeras vezes, podendo ser considerada</p><p>permanente (KLIAUGA; FERRANTE, 2009).</p><p>Os cuidados necessários envolvem restringir variações abruptas de secção</p><p>transversal, evitar protuberâncias que possam dificultar a retirada da cera do molde</p><p>e prever a localização ideal para a fixação dos canais de ataque (alimentação do metal</p><p>para a fabricação da peça). Essa matriz pode ser desenvolvida por processos de</p><p>conformação mecânica, por eletroerosão ou processos que utilizem outros materiais.</p><p>Esta primeira etapa pode ser visualizada na figura 2, a seguir.</p><p>Figura 2: Preparação da matriz</p><p>Fonte: Adaptado de KLIAUGA; FERRANTE, 2009.</p><p>Outra possibilidade é a produção de uma matriz metálica pelo processo de</p><p>conformação mecânica. Este tipo de matriz tem as mesmas propriedades das matrizes</p><p>elaboradas pelo processo de eletroerosão.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 128</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Eletroerosão é um processo de usinagem, no qual se desbasta o material pela ação</p><p>de descargas elétricas, por meio de eletrodos com o formato desejado para a peça.</p><p>À medida que as descargas são feitas, vai se formando na peça uma cavidade</p><p>idêntica ao eletrodo, mas de forma negativa, gerando o molde.</p><p>Na indústria joalheira, as matrizes são feitas de borracha, como ilustra a próxima</p><p>imagem. Após o processo de vulcanização, elas ficam preparadas para receber a cera</p><p>do modelo sem ser danificadas, portanto, podendo ser reutilizadas inúmeras vezes.</p><p>A partir da matriz pronta, é possível produzir os modelos de cera, que servirão para</p><p>dar forma às peças finais.</p><p>12.1.2 Preenchimento</p><p>Com a matriz pronta, prossegue-se para seu preenchimento com a cera que servirá de</p><p>modelo para as peças que serão fabricadas (CHIAVERINI, 2008) e posterior revestimento</p><p>com material refratário (obtenção da matriz cerâmica). A figura 3, a seguir, ilustra</p><p>esta etapa do processo.</p><p>Figura 3: Preenchimento do molde</p><p>Fonte: Adaptado de KLIAUGA; FERRANTE, 2009.</p><p>Como não seria viável (nem eficiente) produzir uma peça tão pequena de cada</p><p>vez, é construída uma espécie de árvore (ou cacho) que contém tantas peças quanto</p><p>possível para que um único ciclo de fundição seja produtivo. As peças são produzidas</p><p>com “pés” que as conectam a uma base, como pode ser visto na próxima figura. Essa</p><p>árvore recebe os banhos de lama de revestimento que formarão a matriz cerâmica,</p><p>na qual a fundição efetivamente ocorrerá.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 129</p><p>Se a peça for maior, pode-se produzir um molde em cera para cada uma, como</p><p>ilustra a figura seguinte. Como já abordado, a matriz cerâmica onde ocorre a fundição</p><p>é descartável, ou seja, destruída após o uso.</p><p>Para fazer a matriz, é preciso mergulhar a árvore em uma lama de revestimento,</p><p>uma mistura contendo água, sílica (ou zirconita) em partículas bem finas, além de</p><p>aglomerantes, que se solidificam em contato com o ar ambiente, formando uma casca</p><p>em volta do molde de cera. A temperatura desse banho é próxima à do ambiente, já</p><p>que a cera derrete em temperaturas mais elevadas. A imagem a seguir mostra uma</p><p>peça saindo do banho de revestimento com lama cerâmica.</p><p>Esse banho é realizado em duas etapas: primeiro, o molde de cera é mergulhado</p><p>nessa lama fina, depois, recebe uma camada de material cerâmico mais grosso, com</p><p>partículas maiores, que elevam a resistência térmica e mecânica da matriz. Esse</p><p>banho é repetido várias vezes até o molde atingir a espessura de interesse, como</p><p>exemplifica a imagem seguinte.</p><p>Se a árvore de cera ou peça for menor, pode-se proceder com o banho de outra</p><p>maneira. Um cilindro de aço é colocado em torno da árvore para conter a lama de</p><p>revestimento. Depois de a lama endurecer, o cilindro é removido, e a matriz acabada</p><p>já está pronta para seguir para o aquecimento (cura).</p><p>12.1.3 Aquecimento, moldagem, remoção e acabamento</p><p>De acordo com Colpaert (2008), com a matriz cerâmica</p><p>pronta, começa o processo de</p><p>deceragem (derretimento da cera) em fornos com temperatura e pressão controladas.</p><p>A figura 4, a seguir, exemplifica a etapa de queima da cera.</p><p>Figura 4: Aquecimento e queima da cera</p><p>Fonte: Adaptado de KLIAUGA; FERRANTE, 2009.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 130</p><p>As peças são posicionadas de tal maneira que a cera liquefeita escorra para um</p><p>recipiente coletor para ser reutilizada na fabricação de outros modelos. Conforme a</p><p>temperatura aumenta e a cera derretida é coletada, inicia-se a cura da matriz pelo</p><p>processo de calcinação.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>A calcinação é uma reação de decomposição térmica realizada para remover</p><p>compostos voláteis e impurezas do material cerâmico para aumentar sua</p><p>resistência mecânica e térmica. Os compostos voláteis são comumente água,</p><p>gases (como oxigênio e gás carbônico), solventes etc.</p><p>As temperaturas de trabalho podem passar de 1.000 graus Celsius melhorando</p><p>a resistência térmica e mecânica dos moldes e garantindo que qualquer vestígio de</p><p>cera que tenha sobrado na matriz seja evaporado. Assim, a matriz fica pronta para</p><p>receber o metal líquido.</p><p>Com a matriz cerâmica pronta e calcinada, começa o processo de moldagem das</p><p>peças metálicas, ou seja, a fundição propriamente dita. O metal a ser fundido deverá</p><p>ser liquefeito e, para isso, utilizam-se diferentes fornos de fusão, no caso de alimentar</p><p>as matrizes por gravidade. Os mais comuns são o forno de arco voltaico e o forno de</p><p>indução magnética (COSTA; MEI, 2010).</p><p>Na produção de aços especiais, por exemplo, é possível ainda empregar um conversor</p><p>entre o forno e a panela de vazamento, o qual recebe o metal líquido e realiza seu</p><p>refino, a fim de produzir peças de maior qualidade. Ele oxida grande parte do carbono</p><p>na forma de gás e retira impurezas, como enxofre, fósforo, entre outros elementos,</p><p>eliminando-as na escória.</p><p>ISTO ACONTECE NA PRÁTICA</p><p>Aços especiais têm elementos de adição (níquel, cromo, manganês, tungstênio,</p><p>molibdênio, vanádio, silício, cobalto e alumínio) para conferir características como</p><p>resistência à tração e à corrosão, elasticidade e dureza, tornando-os melhores que</p><p>os aços comuns.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 131</p><p>Com o metal líquido, é feito o vazamento nos moldes cerâmicos, através das panelas</p><p>de vazamento por gravidade, de maneira semelhante a outros processos de fundição.</p><p>A fundição do metal pode ainda ser feita por força centrífuga e à vácuo, conforme o</p><p>esquema mostrado na figura 5, a seguir.</p><p>Figura 5: Métodos de fundição do metal</p><p>Fonte: Adaptado de KLIAUGA; FERRANTE, 2009.</p><p>O processo por força centrífuga consiste em vazar o metal líquido em um molde</p><p>dotado de movimento de rotação. A força centrífuga resultante da rotação do molde</p><p>força o metal a entrar nele sob pressão. No processo a vácuo, ocorre o contrário: à</p><p>medida que a pressão é retirada do sistema (o que faz o ar sair também), o metal vai</p><p>penetrando na matriz para formar a peça fundida. Após esta etapa, vem a remoção</p><p>das peças da matriz (desmoldagem) e obtenção do produto final acabado, como</p><p>exemplifica o esquema mostrado na figura 6, a seguir.</p><p>Figura 6: Moldagem, remoção e acabamento.</p><p>Fonte: Adaptado de KLIAUGA; FERRANTE, 2009.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 132</p><p>A parte da remoção da matriz ou desmoldagem consiste na destruição da matriz após a</p><p>fundição, colocando as peças em grandes recipientes vibratórios que, ao se movimentarem,</p><p>quebram o material cerâmico da matriz, liberando a peça fundida de seu interior.</p><p>Por fim, o acabamento não necessita de muitos processos de finalização, já que a</p><p>matriz cerâmica permite que as peças obtidas saiam praticamente prontas (COSTA; MEI,</p><p>2010). O primeiro passo é retirar os canais de alimentação (por onde o metal é adicionado</p><p>à matriz) e fazer a rebarbação da peça por meio de usinagem e esmerilhamento, com</p><p>lixas manuais (dependendo o tamanho da peça) e rebarbadeira, responsável por remover</p><p>as rebarbas que acabam ficando na peça ao fim do processo. Quanto menos processos</p><p>de acabamento forem necessários, menor o custo de produção e maior a viabilidade,</p><p>justificando assim os altos custos de instalação e maquinário (CHIAVERINI, 2008).</p><p>12.1.3 Vantagens, desvantagens, aplicações</p><p>O processo de fundição de precisão por cera perdida possibilita a produção em</p><p>massa de peças difíceis ou até mesmo impossíveis de se obter pelos processos</p><p>convencionais de fundição ou por usinagem (CHIAVERINI, 2008).</p><p>Trata-se de um processo de alto custo, que se justifica pela necessidade de precisão</p><p>das peças. Por exemplo, existem certas peças em que uma parte encaixa na outra,</p><p>com folgas bem estreitas, o que inviabilizaria o uso de outro processo de fundição, já</p><p>que, nessas condições, só a fundição de precisão garante que uma peça encaixe na</p><p>outra conforme o ajuste especificado.</p><p>Segundo Chiaverini (1986), entre as principais vantagens do processo de fundição</p><p>de precisão por molde de cera perdida, estão as seguintes:</p><p>• Produção de peças de precisão em grande quantidade.</p><p>• Possibilidade de reprodução de pormenores precisos, como cantos vivos, paredes</p><p>finas, etc.</p><p>• Obtenção de precisão dimensional e superfícies mais macias.</p><p>• Utilização de qualquer tipo de metal ou liga na fundição.</p><p>• Saída das peças produzidas praticamente acabadas, demandando poucos</p><p>processos de acabamento.</p><p>• Controle rigoroso de tamanho e contornos dos grãos, solidificação direcional</p><p>e orientação granular, o que resulta em um controle mais preciso também das</p><p>propriedades mecânicas das peças produzidas.</p><p>• Uso de ligas que precisam de fusão sob atmosfera protetora ou sob vácuo.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 133</p><p>Ainda de acordo com Chiaverini (2008), as principais desvantagens ou limitações</p><p>deste processos são as seguintes:</p><p>Limitação nas dimensões e no peso das peças devido à capacidade dos equipamentos</p><p>disponíveis, de modo que o peso recomendado para as peças fundidas não deve</p><p>ultrapassar 5 kg se o objetivo for manter a relação custo benefício.</p><p>Investimento inicial para peças maiores (de 5 a 25 kg) muito elevado, o que pode</p><p>inviabilizar o processo para esses volumes.</p><p>O custo do processo é extremamente elevado quando se produzem poucas peças.</p><p>Com base nessas características, a fundição por precisão é um processo com</p><p>excelente rigor dimensional e acabamento final, mas é rentável apenas em produções</p><p>de larga escala, devido aos custos de produção.</p><p>Em termos de aplicações, de acordo com Chiaverini (2008), o processo de fundição</p><p>de precisão por cera perdida pode ser aplicado da seguinte forma:</p><p>Peças estruturais para a indústria aeronáutica.</p><p>• Peças para motores de avião, de aço inoxidável, com ligas resistentes ao calor.</p><p>• Sistemas de combustão de aviões.</p><p>• Instrumentos de controle aeronáuticos.</p><p>• Equipamentos aeroespaciais.</p><p>• Equipamentos de processamento de dados.</p><p>• Motores elétricos.</p><p>• Equipamentos de telecomunicações.</p><p>• Turbinas a gás.</p><p>• Equipamentos do setor alimentício.</p><p>• Armamentos de pequeno porte.</p><p>• Indústria joalheira.</p><p>A fundição em cera perdida é versátil e pode ser empregada em vários tipos de</p><p>indústrias, o que mantém o interesse de setores de pesquisa e desenvolvimento para o</p><p>desenvolvimento de materiais cada vez melhores e mais rentáveis para esse processo.</p><p>12.2 Fundição com molde permanente - Etapas do processo</p><p>Nos processos de fundição que utilizam moldes em areia ou cera perdida, cada</p><p>molde é utilizado apenas uma vez e quebrado para a extração da peça. De outro modo,</p><p>a fundição em molde permanente permite a produção de inúmeras peças com um</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 134</p><p>mesmo molde ou matriz. Suas etapas principais podem ser visualizadas no esquema</p><p>mostrado na figura 7, a seguir:</p><p>Figura 7: Etapas do processo de fundição</p><p>com molde permanente</p><p>Fonte: Adaptado de Soares (2000)</p><p>Algumas das particularidades deste processo serão tratadas a seguir.</p><p>12.2.1 Moldagem</p><p>O projeto do molde é feito com base na peça que se deseja obter e deve ser feito</p><p>de um material com ponto de fusão mais elevado do que a liga que será fundida, para</p><p>se manter estável durante a conformação da peça. Além disso, é preciso lembrar</p><p>que os metais, de maneira geral, sofrem contração por conta da solidificação e do</p><p>resfriamento (CHIAVERINI, 2008).</p><p>Deve-se adicionar material extra por massalotagem (reservas extras de metal que</p><p>garantem enchimento completo do molde), e o molde deve ser maior do que a peça a</p><p>ser fabricada, considerando os acréscimos de contração, para que, após a contração</p><p>do metal devido ao resfriamento, a peça fique com o tamanho especificado no projeto.</p><p>Como a contração é diferente para cada metal, variando com o formato das</p><p>peças e com os métodos de vazamento e moldagem, acréscimos para contração</p><p>devem ser determinados empiricamente, ou seja, na prática, fundindo algumas peças</p><p>experimentais. Por exemplo, se uma peça fundida em aço, com desenho simples e</p><p>sem macho, exigiu um acréscimo de 1/4 de dm/m, uma régua de contração será</p><p>desenvolvida especialmente para a elaboração desse modelo e assim sucessivamente.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 135</p><p>Se o desenvolvimento for de um modelo mestre (a partir do qual os modelos metálicos</p><p>serão fundidos), deve-se fazer um acréscimo duplo para compensar a contração tanto</p><p>do modelo fundido quanto da peça.</p><p>Os machos são estruturas utilizadas para dar forma à cavidade interna da peça</p><p>fundida e são úteis para a produção de peças como válvulas e pistões. Podem ser</p><p>feitos de resina de areia, que, após aquecida e fundida, torna-se sólida e resistente</p><p>para receber o metal sobre si, de modo a dar forma à cavidade interna do item. Ao fim</p><p>do processo, o macho é removido de dentro da peça fundida por processos manuais</p><p>ou vibratórios.</p><p>De maneira geral, o processo de moldagem é dividido em duas vertentes: por</p><p>gravidade (coquilha) e sob pressão (em inglês, die casting). A moldagem por gravidade</p><p>(coquilha) aproveita a gravidade para despejar o metal e preencher o molde com a</p><p>liga metálica que se deseja trabalhar. Esse metal desce e preenche a cavidade pelo</p><p>molde, que pode ter duas ou mais partes (geralmente, duas) e ser aberto manualmente</p><p>ou hidraulicamente após a fundição.</p><p>A figura 8, a seguir, nos dá uma visão esquemática geral a respeito dos processos</p><p>de fundição por molde permanente (coquila).</p><p>Figura 8: Visão esquemática do processos de fundição com molde permanente</p><p>Fonte: Adaptado de Soares (2000)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 136</p><p>No caso da imagem anterior, o molde já tem um miolo fixo vazado que serve de</p><p>macho para gerar a cavidade na peça a ser fundida. As duas metades são fechadas,</p><p>o metal fundido é adicionado e, assim, dá-se forma à peça que se quer produzir. Esse</p><p>processo é muito utilizado para obtenção de peças e utensílios de alumínio.</p><p>As peças obtidas por este processo têm ótima qualidade de acabamento, com</p><p>rugosidade superficial em torno de 1 micrômetro, evidenciando que poucos processos</p><p>pós-fundição são necessários para que fiquem adequadas ao uso (CHIAVERINI, 2008).</p><p>Um diferencial do processo é a possibilidade de obter produtos com cavidades</p><p>internas complexas, utilizando machos de areia, o que é impossível no processo sob</p><p>pressão, já que o metal injetado destruiria a estrutura do macho devido às altas pressões</p><p>utilizadas. O tipo de molde mais comum para este processo são as lingoteiras.</p><p>Em termos de fundição por molde permanente, existe a possibilidade de fundição</p><p>pelo processo sob pressão (die casting), sendo este um dos processos de maior volume</p><p>de produção da indústria metal mecânica (COLPAERT, 2008). Vários produtos, como</p><p>equipamentos automotivos, elétricos, armas, hardware, computadores, ferramentas</p><p>elétricas, entre outros, são fundidos em moldes metálicos permanentes sob pressão</p><p>(KLIAUGA; FERRANTE, 2009).</p><p>Este processo permite que várias peças sejam produzidas em cada ciclo e o uso</p><p>de machos de material refratário ou metálico. Tanto o molde quanto a câmara de</p><p>injeção são pré-aquecidos no início da operação e lubrificados para evitar o atrito.</p><p>De acordo com Chiaverini (2008) e Colpaert (2008), diferentemente do processo por</p><p>gravidade, que tem uma etapa única, a fundição sob pressão segue alguns estágios</p><p>ou fases explicados a seguir e também ilustrados na figura 9, a seguir.</p><p>Figura 9: Etapas da fundição sob pressão</p><p>Fonte: Adaptado de CHIAVERINI (2008); COLPAERT (2008).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 137</p><p>1a Fase</p><p>Permite a saída do ar e leva o metal até o canal. Deve-se evitar o enchimento</p><p>rápido do molde, pois, se houver ar, o molde será incorporado à peça fundida, gerando</p><p>porosidade. Nessa etapa, o pistão que faz a injeção de metal trabalha com velocidades</p><p>baixas, entre 2 e 5 m/s.</p><p>2a Fase</p><p>É feito o enchimento do molde propriamente dito em velocidades elevadas, entre</p><p>40 e 60 m/s. Se ainda houver ar no interior do molde, a velocidade de injeção não o</p><p>expulsará, pelo contrário, ele será aprisionado à peça.</p><p>3a Fase</p><p>Ocorre a pressurização da câmara de enchimento e determina a força de injeção</p><p>da máquina e a pressão específica de injeção. Nessa etapa, é feita a compactação</p><p>final do metal injetado para compensar sua contração e diminuir a ocorrência de</p><p>porosidades. As pressões de trabalho podem variar entre 5 até 500 atm.</p><p>Na 1a Fase, pode-se ver o metal líquido sendo adicionado ao canal de alimentação.</p><p>Na 2a Fase, ocorre a pressurização do pistão a fim de preencher o interior do molde</p><p>completamente. Em seguida, o molde é resfriado e, depois, aberto para a retirada da</p><p>peça pronta. A figura 10, a seguir, ilustra de forma esquemática este processo.</p><p>Figura 9: Esquema do processo de fundição sob pressão.</p><p>Fonte: Adaptado de SOARES (2000).</p><p>De acordo com Chiaverini (2000), o ideal é que as peças produzidas sejam alimentadas</p><p>por canais com diâmetro de 10 a 15 % do tamanho da peça, para que permitam a</p><p>transmissão de pressão adequadamente.</p><p>12.2.2 Desmoldagem e acabamento</p><p>A desmoldagem ocorre de maneira similar tanto na fundição por coquilha como</p><p>na fundição sob pressão. Após a solidificação completa, a matriz (molde) é aberta</p><p>e a peça é expelida. Procede-se, então, com a limpeza e lubrificação da matriz, para</p><p>deixá-la pronta para o novo ciclo de fundição (CHIAVERINI, 2008).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 138</p><p>As peças obtidas não precisam passar por todas as etapas de limpeza e acabamento</p><p>de uma peça fundida em molde de areia, por exemplo. Também têm estabilidade</p><p>superficial elevada, necessitando, na maior parte dos casos, apenas de usinagem</p><p>e limpeza de rebarbas. Em alguns casos, a usinagem pode ser utilizada para dar</p><p>acabamento e fazer furos, marcações e delimitações na peça. Entretanto, se forem</p><p>peças muito específicas, um acabamento mais detalhado pode ser exigido.</p><p>O acabamento na fundição sob pressão é superior ao da fundição em coquilhas</p><p>ou por gravidade, diminuindo, de maneira geral, para 1/3 a rugosidade superficial da</p><p>peça, sendo que, em muitos casos, a peça sai do molde praticamente acabada, como</p><p>na produção de válvulas de expansão (SOARES, 2000).</p><p>12.2.3 Características do processo e aplicações - vantagens e desvantagens</p><p>O processo de moldagem por fundição permanente é extremamente difundido e</p><p>importante na indústria metal mecânica, permitindo que sejam obtidas peças fundidas</p><p>com características que não seriam possíveis nos processos em molde de areia, como</p><p>cilindros de compressores, cabeçotes, bielas, pistões, coletores de admissão.</p><p>Em comparação com as peças obtidas por fundição em areia, esses produtos</p><p>apresentam melhor acabamento</p><p>superficial, tolerâncias dimensionais mais estreitas,</p><p>maior uniformidade e melhores propriedades mecânicas.</p><p>Detalharemos a seguir as vantagens e desvantagens do processo e suas aplicações.</p><p>De acordo com Chiaverini (1986), Colpaert (2008), Kliauga e Ferrante (2009), as</p><p>vantagens do processo de fundição em molde permanente em relação à fundição</p><p>com moldes de areia são:</p><p>• melhor acabamento superficial;</p><p>• maior uniformidade nas peças produzidas;</p><p>• tolerâncias dimensionais mais estreitas;</p><p>• propriedades mecânicas superiores.</p><p>Já suas desvantagens são:</p><p>• limitação no tipo de metal fundido;</p><p>• limitação no tamanho das peças;</p><p>• viabilidade para peças produzidas em grande quantidade e formas não muito</p><p>complexas, pois a parte interna dessas peças é que pode conter reentrâncias</p><p>mais trabalhadas, obtidas pelos machos de areia refratária.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 139</p><p>Em comparação com os demais processos de fundição, as vantagens são as mesmas</p><p>tanto para os processos de gravidade quanto para os processos sob pressão. Já no</p><p>que diz respeito aos processos de fundição sob pressão em relação aos processos</p><p>por gravidade, Chiaverini (2008), Colpaert (2008) e Kliauga e Ferrante (2009) elencam</p><p>as seguintes vantagens:</p><p>• produção de formas mais complexas;</p><p>• possibilidade de produzir peças de paredes mais finas e tolerâncias dimensionais</p><p>mais estreitas;</p><p>• alta capacidade de produção;</p><p>• peças praticamente acabadas, dispensando as etapas de acabamento;</p><p>• utilização da mesma matriz para milhares de peças, sem variações significativas;</p><p>• algumas ligas, como as de alumínio, apresentam maior resistência.</p><p>Já as desvantagens são:</p><p>• dificuldade para a retirada de ar de dentro do molde, dependendo dos contornos</p><p>das cavidades, podendo ocorrer porosidades;</p><p>• equipamentos e acessórios de alto custo, levando o processo a ser rentável</p><p>somente para grandes volumes de produção;</p><p>• o processo, geralmente, é utilizado para ligas de metais não-ferrosos.</p><p>De maneira geral, os processos de fundição por moldes permanentes são superiores</p><p>àqueles por molde em areia por conta do acabamento das peças produzidas, mas são</p><p>substancialmente mais caros, tornando-se viáveis apenas para produção em grande</p><p>escala.</p><p>Em termos de aplicações, pelo processo de fundição em moldes permanentes por</p><p>gravidade, podem ser obtidas diversas peças para os mais diferentes usos, conforme</p><p>citado a seguir:</p><p>• Bases de máquinas.</p><p>• Blocos de cilindros de compressores.</p><p>• Cabeçotes.</p><p>• Bielas.</p><p>• Pistões.</p><p>• Coletores de admissão</p><p>• Carcaças de motor de moto.</p><p>• Lingotes para posteriormente serem transformados em peças acabadas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 140</p><p>Já pelo processo de fundição sob pressão, normalmente, fabricam-se os itens</p><p>citados a seguir:</p><p>• Tampas de válvulas.</p><p>• Maçanetas.</p><p>• Fechaduras.</p><p>• Carcaças de motor de arranque.</p><p>• Pás de turbinas aeronáuticas.</p><p>O setor da indústria que mais se beneficia e faz uso destes processos é o</p><p>automobilístico (COLPAERT, 2008).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 141</p><p>CAPÍTULO 13</p><p>FUNDIÇÃO POR MOLDAGEM EM</p><p>CASCA E POR CENTRIFUGAÇÃO</p><p>Nas empresas do setor de fundição, os investimentos em processos com maior</p><p>conteúdo tecnológico visam responder tecnicamente às demandas dos clientes,</p><p>melhorar a qualidade de produtos, aumentar a produção, reduzir custos com matéria-</p><p>prima e mão de obra e adequar normas, padrões e regulamentações técnicas. Esses</p><p>objetivos estão quase sempre associados à melhoria da qualidade, da produtividade,</p><p>redução de custos e adequação técnica, que são requisitos básicos para a ampliação</p><p>da competitividade da indústria, tanto no mercado interno quanto no externo.</p><p>Em um processo de fundição em molde de areia tradicional, normalmente, o modelo</p><p>todo ou parte dele é colocado sobre uma placa, no interior de uma caixa de moldagem,</p><p>e a areia é despejada sobre ele. Como alternativa, pode se realizar a fundição em</p><p>casca (do inglês, shell moulding), cobrindo o molde com um material que endureça</p><p>rapidamente (uma resina, por exemplo), permitindo destacar uma casca delgada (5</p><p>a 10 mm de espessura) e obter uma parte ou metade do molde. A segunda metade</p><p>ou parte externa é fabricada de maneira análoga, e as cascas obtidas são coladas ou</p><p>unidas por meio de processos mecânicos, de forma a selar o molde e vazar o metal</p><p>ali dentro.</p><p>Para garantir a viabilidade técnica da produção de peças por esse processo, a</p><p>casca gerada deve ter resistência para que possa ser separada do modelo, fazendo</p><p>uso de um tipo especial de ligante na mistura de moldagem. Esse processo pode ser</p><p>utilizado tanto para produção de moldes como de machos, mas requer modificações</p><p>no projeto de modelos e equipamentos quando comparado com processos normais</p><p>de fundição em areia.</p><p>Geralmente, é realizado por gravidade, mas também pode ser feito sob vácuo, que</p><p>traz vantagens principalmente no que diz respeito ao acabamento superficial das</p><p>peças obtidas e à eliminação das chamas e gases provenientes do aquecimento</p><p>das resinas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 142</p><p>13.1 MOLDAGEM EM CASCA (SHELL MOLDING)</p><p>O processo de fundição em casca foi patenteado na Alemanha no ano de 1944 com</p><p>o nome de Johannes Croning e mantido em segredo pelo governo alemão até que</p><p>entrasse em fase de produção industrial em junho do mesmo ano. Os primeiros detalhes</p><p>do processo foram apresentados em um relatório do serviço secreto americano, divisão</p><p>do Departamento de Comércio dos Estados Unidos, em 30 de março de 1947. O</p><p>relatório informava a existência da fabricação de moldes e machos de paredes finas</p><p>e uniformes, obtidos pela mistura de areia com certos tipos de resina (SIEGEL, 1985</p><p>apud BALDAM; VIEIRA, 2014).</p><p>É um processo de precisão, que permite a obtenção de arestas bem definidas, com</p><p>tolerâncias dimensionais estreitas, utilizado para a fabricação de uma série de peças,</p><p>seguindo de maneira generalizada as etapas especificadas na figura 1, mostrada a seguir.</p><p>Figura 1: Etapas do processo de fundição em Casca</p><p>Fonte: Adaptado de FERREIRA (1999).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 143</p><p>O processo utiliza modelos metálicos (com ângulos de saída entre 1° e 2° para</p><p>facilitar a extração), montados em uma placa-modelo (suporte que dará forma à peça</p><p>fundida), que são aquecidos a uma temperatura de trabalho oscilante, normalmente</p><p>entre 150 °C e 300 °C, durante intervalos entre 3 e 5 minutos (FERREIRA,1999).</p><p>De acordo com com este mesmo autor, podem-se fabricar os modelos metálicos</p><p>em ferro, cobre, bronze ou latão, formando placas-molde nas quais é depositada uma</p><p>mistura preparada de areia termoendurecível (que endurece pela aplicação de calor),</p><p>pré-revestida com resina, que polimeriza e liga os grãos de areia numa determinada</p><p>espessura e forma uma espécie de casca, que é uma parte da moldação.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Polimerização é o processo químico que resulta na obtenção de macromoléculas</p><p>(moléculas grandes) denominadas polímeros, por meio da combinação de</p><p>moléculas menores, os monômeros. Essa reação pode ocorrer de forma natural ou</p><p>sintética (obtida em laboratório).</p><p>Essas placas-molde metálicas são colocadas em máquinas de moldar, para que</p><p>seja obtido o molde em si. A figura 2, a seguir, exemplifica o processo de fundição em</p><p>casca de forma esquemática.</p><p>Figura 2: Processo de fundição em casca</p><p>Fonte: Adaptado de GROOVER (2013).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 144</p><p>A placa metálica que dá forma à casca do molde é aquecida (1) e, depois, o conjunto</p><p>placa-molde é rotacionado, de modo que a areia se deposite sobre a placa (2), iniciando a</p><p>formação da casca. Após a casca formada, o molde é rotacionado novamente, e a areia</p><p>excedente volta para o fundo da caixa (3). Essa placa passa</p><p>estado físico (salões de beleza), providenciar acomodação (hotéis),</p><p>alterar a localização (serviços de transporte), alterar o estado fisiológico (hospitais,</p><p>restaurantes) e psicológico (serviços de entretenimento).</p><p>1.5 Classificação dos Processos de Produção</p><p>Conforme vimos anteriormente, os processos de produção são atividades e operações</p><p>relacionadas, ordenadas e consecutivas, através do uso de máquinas-ferramentas ou</p><p>equipamentos, para transformar materiais para obter um produto industrial.</p><p>Da mesma forma, assim como há uma diversidade de definições de processos,</p><p>há diversidade de tipos, classificações ou categorias de processos de fabricação. A</p><p>figura 5, a seguir, apresenta uma proposta geral de classificação destes processos:</p><p>Figura 5: Proposta de classificação de processos de produção</p><p>Fonte: O próprio autor.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 16</p><p>Os fundamentos em que esta proposta de classificação se baseia em primeira</p><p>instância considerando a integridade do material original, basicamente por relacionando</p><p>com a perda de massa ou pela sua conformação e modo de deformação. Deste</p><p>modo, podemos pensar em formas, melhorias de propriedades e processamento de</p><p>superfícies. grupos principais; um para formar por desprendimento de material.</p><p>Quanto tratamos dos processos de produção, devemos também pensar nos métodos</p><p>de união que são super importantes dentro dos processos de produção mecânica.</p><p>Para cada um dos critérios e tipos de classes acima, existem vários equipamentos,</p><p>máquinas e procedimentos que estão associadas, e deste modo, podem ser desdobradas</p><p>em inúmeros tipos de processos que podem ser classificados de forma paralela. Nos</p><p>próximos capítulos iremos nos aprofundar nos principais processos utilizados de</p><p>forma industrial e também vamos obter uma visão geral a respeito dos materiais mais</p><p>utilizados nestes processos, objetivando relacionar processo e material na obtenção</p><p>dos mais variados tipos de produtos.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 17</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO/</p><p>FABRICAÇÃO MECÂNICA -</p><p>CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS</p><p>Conforme já estudamos, um processo pode ser definido como a mudança nas</p><p>propriedades de um objeto. Por ele interage material com suas informações fornecidas</p><p>e energia aplicada.</p><p>Todo objeto material tem matéria e forma, que são os princípios constitutivos dos</p><p>seres na filosofia clássica. No caso da engenharia, os processos são carregados</p><p>de informações a respeito do objetivo ou produto que se deseja produzir, tais como</p><p>propriedades geométricas, físicas, características operacionais, etc.</p><p>Para se obter um produto final, na forma de peças ou componentes, por exemplo, o</p><p>material de entrada geralmente passa por diversas transformações. Cada uma dessas</p><p>unidades simples de transformação é chamada processo básico. De todos os processos</p><p>básicos de uma cadeia de transformação, existe aquele que é o principal, o mais</p><p>crítico para fins de transformação. A este processo chamamos de processo básico</p><p>primário, o resto dos processos básicos são secundários, e seu objetivo é preparar o</p><p>material para o processo básico primário, ou dar um acabamento para a peça após</p><p>o processo básico primário.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Os processos básicos podem ser classificados de acordo com o estado do material:</p><p>• Sólido</p><p>• Granular</p><p>• Líquido</p><p>• Semi-sólido</p><p>Os processos básicos podem ser distinguidos em três categorias: mecânicos, térmicos</p><p>e produtos químicos e estão associados de acordo com o tipo de transformação</p><p>ocorrida no material.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 18</p><p>Segundo Kiminami et al (2013), a tecnologia mecânica pode ser definida como a ciência</p><p>responsável pelo estudo da transformação de materiais metálicos, para obtenção de</p><p>peças ou itens de consumo. Este mesmo autor complementa que a tecnologia mecânica</p><p>é definida como a ciência da conformação de componentes mecânicos, metálicos e não</p><p>metálicos com precisão dimensional adequada. Do exposto, conclui-se que os estudos</p><p>de tecnologia mecânica as diversas transformações que os materiais metálicos e não</p><p>metálicos recebem durante o processo de fabricação designando a precisão dimensional,</p><p>considerando as características mecânicas do produto final.</p><p>É aqui que as máquinas-ferramentas, ferramentas e outras ferramentas entram</p><p>em jogo. Estes elementos são equipamentos necessários para o desempenho físico</p><p>de tais operações, incluindo os utilizados para garantir a precisão dimensional dos</p><p>produtos obtidos.</p><p>2.1 As máquinas-ferramentas</p><p>Máquinas-ferramentas são tipos de máquinas usadas para moldar materiais</p><p>sólidos, principalmente metais. Sua principal característica é a falta de mobilidade,</p><p>pois geralmente são máquinas estacionárias. A moldagem da peça é feita retirando</p><p>uma parte do material, que pode ser feito por remoção de cavacos, estampagem,</p><p>corte ou eletroerosão. A figura 1, a seguir, mostra um trabalhador operando uma</p><p>máquina-ferramenta.</p><p>Figura 1: Operação de uma máquina-ferramenta</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/o-mestre-de-reparos-qualificado-esta-trabalhando-com-maquinas-ferramenta-em-uma-oficina-de-bicicletas-</p><p>movimentada-e-seu-colega-esta-por-perto_29998053.htm#query=m%C3%A1quinas-ferramentas&position=0&from_view=search</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 19</p><p>As máquinas-ferramentas podem usar uma ampla variedade de fontes de energia.</p><p>A energia humana e animal são opções possíveis, assim como a energia obtida com</p><p>o uso de rodas hidráulicas. Hoje, a maioria delas funciona com eletricidade, sendo</p><p>que as mesmas podem ser operadas manualmente ou por controle automático. As</p><p>primeiras máquinas usavam volantes mecânicos para estabilizar seu movimento e</p><p>sistemas complexos de engrenagens e alavancas para controlar a máquina e as peças</p><p>em que ela trabalhava.</p><p>Pouco depois da Segunda Guerra Mundial, foram desenvolvidos sistemas de controle</p><p>numérico e máquinas de controle numérico objetivando controlar o seu movimento. Na</p><p>década de 1960, os computadores foram adicionados para aumentar a flexibilidade do</p><p>processo. Tais máquinas passaram a ser chamadas de máquinas CNC, ou máquinas</p><p>de controle numérico computadorizado. O controle numérico e as máquinas CNC</p><p>podem repetir sequências repetidas vezes com precisão e pode produzir peças muito</p><p>mais complexas do que as que o operador mais experiente pode fazer.</p><p>Para lubrificação em máquinas-ferramenta é necessários utilizarmos os seguintes</p><p>itens:</p><p>• Graxa - É um produto semi líquido composto por um óleo base que é utilizado</p><p>em 75% de sua composição, também contém agentes espessantes para dar a</p><p>consistência, a quantidade desses agentes varia de 2% e 25% dependendo da</p><p>aplicação da graxa.</p><p>• Óleos lubrificantes - possui as seguintes funções: formar uma película entre os</p><p>componentes em movimento, para evitar o contato metálico. O filme deve ser</p><p>suficientemente espesso para obter uma lubrificação satisfatória. Em termos de</p><p>características, reduz o atrito e elimina o desgaste, protege contra a corrosão.</p><p>Existem várias organizações que emitem normas para a classificação de óleos</p><p>lubrificantes tais como a SAE - Sociedade dos Engenheiros Automotivos, API -</p><p>American Petroleum Institute e ASTM - American Society for Testing Materials.</p><p>• Óleos refrigerantes: Lubrificação, através do uso de óleos refrigerantes, melhora</p><p>o trabalho entre a máquina-ferramenta, a ferramenta e a peça. A função principal</p><p>deste óleo é reduzir o atrito e o desgaste, melhorando a vida útil da ferramenta</p><p>e o acabamento da superfície da peça, resfriar a área de corte, melhorando</p><p>assim a vida útil da ferramenta e reduzindo a temperatura e distorção térmica</p><p>da peça de trabalho, reduzir forças e consumo de energia, remover os cavacos</p><p>da área de corte, evitando que eles interfiram no processo de corte.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>por uma cura para ganhar</p><p>resistência (4) e, posteriormente, é descolada da placa (5) e unida à sua outra metade,</p><p>formando o molde onde será vazado o metal líquido (6). Como resultado, tem-se a peça (7).</p><p>Para obter a casca que forma o molde, alguns materiais são necessários, entre eles:</p><p>areia, aglomerantes, agente umidificador e acelerador ou endurecedor (CHIAVERINI, 2008;</p><p>FERREIRA, 1999), que detalharemos mais adiante. De acordo com os autores, a sequência</p><p>de operações realizadas nessa etapa está detalhado na figura 3, a seguir:</p><p>Figura 3: Etapas de formação e cura da casca</p><p>Fonte: Adaptado de FERREIRA (1999).</p><p>Em um primeiro momento, a placa-modelo é aquecida de 150 °C a 300 °C (processo</p><p>que pode ser realizado a gás ou por resistências elétricas) e deve ser pintada com um</p><p>desmoldante à base de silicone, para facilitar a retirada da casca após a cura. Essa</p><p>placa é fixada a uma caixa metálica basculante, onde há areia revestida com resina</p><p>previamente (FERREIRA, 1999).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 145</p><p>Esse sistema sofre um movimento de rotação que o inverte 180 °C durante um</p><p>período suficiente para que a areia resinada caia sobre a placa-modelo aquecida e</p><p>comece a formar uma casca de areia resinada polimerizada sobre ela. Essa reação</p><p>de polimerização é catalisada (acelerada) pelo calor, o que justifica o aquecimento</p><p>da placa-modelo.</p><p>Para que a caixa em que a placa-modelo está fixada não se aqueça também, deve ser</p><p>colocada uma junta de amianto entre essas partes, pois, do contrário, a areia resinada</p><p>começaria a aderir à caixa também, pelo processo de polimerização (CHIAVERINI, 2008).</p><p>Assim que a espessura de casca desejada é atingida (5 a 7 mm), o sistema caixa-</p><p>placa-modelo é desvirado, para que a areia resinada que não polimeriza caia e reste</p><p>sobre a placa-modelo apenas a casca que forma o meio molde.</p><p>Para completar a cura da casca obtida, a fim de homogeneizar sua estrutura e</p><p>garantir resistência, deve-se rodar novamente a placa-modelo (agora com a casca) e</p><p>a colocar sobre uma estufa, perfazendo uma rampa de aquecimento que vai de 250</p><p>°C a 600 °C, em um período inicial de 10 minutos em 250 °C, finalizando com 20</p><p>segundos na temperatura de 600 °C.</p><p>Concluída a etapa de cura, o sistema volta à posição inicial, e a casca formada</p><p>é retirada da placa-modelo com o auxílio de pinos extratores. Para produzir a outra</p><p>metade do molde, repetem-se as mesmas operações, com a mesma placa-modelo (se</p><p>a intenção for produzir uma placa com semelhança radial ou outra de formato diferente,</p><p>no caso de a peça não ser simétrica). Esse processo está brevemente elucidado na</p><p>ilustração mostrada na figura 4, a seguir.</p><p>Figura 4: Etapas da produção da moldação em casca de areia resinada</p><p>Fonte: Adaptado de BALDAM; VIEIRA, 2014.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 146</p><p>13.1.1 Moldação</p><p>Após a obtenção das duas metades do molde, pode-se prosseguir com a moldagem</p><p>propriamente dita. A moldagem é iniciada pela junção das duas metades da casca</p><p>polimerizada, a fim de gerar a cavidade do molde em que o metal será vazado. Segundo</p><p>Ferreira (1999), essa junção pode ser feita por três métodos.</p><p>• Encalque (vedação) das meias cascas com areia de sílica grossa.</p><p>• Colagem com cola ou fita dupla face (no caso de fita, levar em consideração</p><p>sua espessura).</p><p>• Aperto mecânico com grampos ou correntes.</p><p>Com as duas cascas curadas e unidas, tem-se o molde finalizado. Dessa maneira, o</p><p>processo de fundição em casca pode seguir com as etapas tradicionais do processo,</p><p>que são o vazamento do metal líquido, a solidificação da peça, a desmoldagem e o</p><p>acabamento superficial.</p><p>Segundo Ferreira (1999) e Baldam e Vieira (2014), pode-se controlar a espessura</p><p>da casca de duas maneiras. Uma é pelos parâmetros de tempo-temperatura de</p><p>polimerização, os quais condicionam a quantidade de calor que se propaga através</p><p>da massa de areia pré-revestida com a resina termoendurecível. Outra é por remoção</p><p>do excesso de areia pré-revestida com resina não polimerizada, normalmente utilizando</p><p>apenas força da gravidade ao colocar a peça de cabeça para baixo.</p><p>Para fabricar macos (estruturas que fornecem a cavidade interna à peça a ser</p><p>fundida) por esse processo, utiliza-se um processo semelhante à fabricação do molde</p><p>descrito anteriormente, fazendo a polimerização da areia pré revestida com resina, em</p><p>caixas de machos metálicas aquecidas, e, de forma idêntica, procede-se à remoção de</p><p>areia com resina termoendurecível não polimerizada, normalmente obtendo machos</p><p>ocos (FERREIRA, 1999).</p><p>Reproduzir as peças de maneira fiel depende da precisão e rugosidade superficial</p><p>do modelo metálico, que deve ser resistente ao desgaste provocado pela produção</p><p>sequencial das cascas. Portanto, ao projetá-lo, é preciso levar em conta os fenômenos</p><p>de solidificação do metal (dilatações e contrações) que ocorrem durante todo o processo</p><p>de fabricação até a obtenção das peças. O metal também não deve sofrer distorções</p><p>imprevistas sob a ação das tensões térmicas que ocorrem mediante seu aquecimento</p><p>(FERREIRA, 1999; BALDAM; VIEIRA, 2014).</p><p>De acordo com Ferreira (1999), a permeabilidade à passagem do ar e dos gases</p><p>através da moldação é boa quando as cascas têm espessuras que não ultrapassem os</p><p>6 mm, o que evita a ocorrência de defeitos nas peças fundidas por conta da retenção</p><p>de ar ou gases provenientes das matérias-primas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 147</p><p>Quanto à resistência térmica, a resistência da moldação ao calor transmitido após o</p><p>vazamento dos metais e ligas em fusão é limitada, devido à decomposição da resina,</p><p>que inicia em temperaturas geralmente abaixo dos pontos de fusão desses metais e</p><p>ligas (BALDAM; VIEIRA, 2014). Normalmente, resolve-se esse problema pelo controle</p><p>de tempo e temperatura aos quais a casca do molde deve resistir mantendo suas</p><p>características de resistência mecânica, ou seja, deve-se prever que a espessura da</p><p>casca ao se decompor, por queima progressiva das resinas desde a zona de contato</p><p>com o metal fundido até o extremo oposto, deva resistir tempo suficiente à formação</p><p>de uma espessura de camada superficial da peça que tenha resistência mecânica</p><p>suficiente para continuar a garantir sua forma (FERREIRA, 1999). Nesse sentido, o</p><p>problema pode ser reduzido utilizando metais com pontos de fusão mais baixos e</p><p>com cascas de molde de menores espessuras, pois, dessa maneira, rapidamente se</p><p>forma uma película da peça com espessura suficiente (CHIAVERINI, 2008).</p><p>Com relação à resistência mecânica das cascas, a mesma aumenta com a quantidade</p><p>de resistência mecânica resina utilizada, com a diminuição da superfície específica dos</p><p>grãos de areia e com o aumento da espessura da casca, dentro de determinados limites</p><p>condicionados pelo aparecimento de defeitos nas peças vazadas devido à diminuição</p><p>da permeabilidade ao ar e aos gases ou ao aumento de rugosidade superficial da</p><p>película das peças devido à diminuição da superfície específica por utilização de areias</p><p>de grão mais grosso (FERREIRA, 1999). Se a resistência mecânica das cascas não</p><p>for suficiente, é feito um recobrimento externo delas por areia ou granalha de aço ou</p><p>se incorpora uma armadura metálica na espessura da moldação.</p><p>No que diz respeito à resistência contra a erosão no vazamento (enchimento</p><p>do molde com o metal líquido), o processo de fundição em casca apresenta um</p><p>desempenho superior quando em comparação com os processos de fundição em</p><p>areia verde tradicionais (FERREIRA, 1999). No entanto, no caso de areias muito finas,</p><p>é preciso ter cuidado com a quantidade de resina sintética adicionada, já que seu</p><p>excesso acaba por influenciar a rugosidade superficial da peça, podendo gerar defeitos</p><p>no metal vazado.</p><p>13.1.2 Remoção e acabamento</p><p>Na remoção e acabamento, após a solidificação da peça fundida, sua libertação do</p><p>molde é feita com a destruição</p><p>deste. Portanto, não é possível reaproveitar o molde</p><p>para outros ciclos. A areia também não é reutilizável por já ter sido polimerizada,</p><p>perdendo as características iniciais, além de que cada processo leva uma quantidade</p><p>de aditivos específica, não sendo possível reciclá-la (BALDAM; VIEIRA, 2014).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 148</p><p>Esse tipo de fundição permite a obtenção de peças com bom acabamento superficial,</p><p>exigindo menos processos de acabamento. Entre os comumente utilizados, estão</p><p>a rebarbação (remoção de rebarbas) e a usinagem. A rebarbação tem o objetivo de</p><p>retirar as rebarbas que podem ficar nas peças ao fechar o molde. Por mais coladas</p><p>que as duas cascas estejam, na maioria das vezes, forma-se rebarba na junção das</p><p>duas partes.</p><p>Já a usinagem visa desgastar mecanicamente uma peça para lhe dar forma. Uma</p><p>das maneiras mais utilizadas é a eletroerosão, que faz os acabamentos das peças e,</p><p>se necessário, seus furos (BALDAM; VIEIRA, 2014).</p><p>Esse processo é um caso especial de usinagem, já que o desbaste da peça não se</p><p>dá de forma mecânica, mas por meio de descargas elétricas oriundas de capacitores.</p><p>A forma do desgaste é originada por um eletrodo com o mesmo formato, e descargas</p><p>sucessivas são aplicadas para que o processo seja realizado. A peça vai sendo molhada</p><p>durante o procedimento, para evitar seu superaquecimento (BALDAM; VIEIRA 2014).</p><p>13.1.3 Materiais e equipamentos</p><p>No que diz respeito ao restante do processo de fundição (vazamento, remoção do</p><p>molde e acabamento), o processo de fundição em casca se desenvolve de maneira</p><p>análoga aos demais, sendo os equipamentos principais o modelo o forno de fusão, a</p><p>panela de vazamento e o molde.</p><p>O forno de fusão é necessário para que o metal seja liquefeito e possa ser transferido</p><p>pelo forno de fusão panelas de vazamento para o molde. Entre os mais utilizados nas</p><p>indústrias de fundição, estão os fornos a arco elétrico (eletrovoltaicos), constituídos</p><p>de uma carcaça cilíndrica de aço, montada sobre um sistema que permite que o</p><p>forno seja movimentado para frente e para trás, e por eletrodos inseridos no centro</p><p>da massa a ser fundida.</p><p>O metal a ser fundido pode ser granulado ou até mesmo proveniente de sucatas</p><p>trituradas. Esses fornos funcionam por meio do calor gerado pela descarga elétrica</p><p>em forma de arco entre dois pontos, ou seja, os eletrodos e o metal.</p><p>O molde utilizado no processo de fundição em casca é obtido por uma mistura de</p><p>areia, resina e demais ingredientes, que endurece pelo processo de cura. De acordo</p><p>com Baldam e Vieira (2014), embora as cascas que o formam sejam coladas com</p><p>cola a quente para manter o conjunto coeso, como têm baixa resistência e precisam</p><p>ficar na vertical durante o vazamento, geralmente, são montadas em uma caixa,</p><p>com um ou mais conjuntos de cascas. Entre um conjunto e outro, adiciona-se areia</p><p>levemente ligada com resina ou mesmo granalhas de aço. Isso confere resistência</p><p>ao conjunto, sendo possível vazar o metal líquido sem problemas. A caixa é feita de</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 149</p><p>material metálico, geralmente aço. A figura 5, a seguir, traz uma metade de um molde</p><p>(uma casca) de fundição em casca à esquerda e, à direita, a caixa contendo o molde</p><p>e o preenchimento com granalhas de aço.</p><p>Figura 5: Metade de um molde (uma casca) de fundição em casca à esquerda e, à direita, a caixa contendo o molde e o preenchimento com granalhas de</p><p>aço.</p><p>Fonte: Adaptado de BALDAM; VIEIRA, 2014, p. 192.</p><p>Os compostos utilizados para fabricação de moldes e machos são os que são</p><p>destacados a seguir:</p><p>• Areias de base - Sílica, zirconita, cromita, olivina e chamote.</p><p>• Ligantes - Argila, silicato de sódio, resinas, óleos e cimento.</p><p>• Produtos de adição - Carvão mineral, enxofre, serragem, dextrina, óxido de ferro,</p><p>ácido bórico e fluoreto de amônia.</p><p>13.1.3 Características do processo, vantagens e desvantagens</p><p>Entre as propriedades do processo de fundição em casca, as características térmicas</p><p>figuram entre as mais importantes (CHIAVERINI, 1986; FERREIRA, 1999; BALDAM E</p><p>VIEIRA, 2014). De acordo com Ferreira (1999) a rapidez no resfriamento e solidificação</p><p>dos metais e suas ligas após o vazamento é fundamental, e são vários os fatores que</p><p>alteram estas propriedades. A seguir são elencados alguns destes fatores:</p><p>• Capacidade calorífica da casca - Depende da espessura da casca.</p><p>• Condutividade térmica da casca - Depende dos materiais da casca.</p><p>• Coeficiente de transferência de calor da casca para o meio que a envolve -</p><p>Depende da radiação para o meio exterior, normalmente, o ar, e da condução</p><p>térmica para a granalha metálica de aço ou outro metal, se for o caso.</p><p>Ferreira (1999) ainda relata que experimentalmente se verifica que a condutividade</p><p>de casca é pequena e que o coeficiente de transmissão de calor por condução no</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 150</p><p>caso da granalha metálica é muito maior do que o coeficiente de transferência por</p><p>radiação no caso de a casca estar em contato direto com o ar.</p><p>Importante ressaltar que se trata de um processo que pode ser realizado sob vácuo,</p><p>o que tem como vantagens o suporte da moldação em casca, eliminando as fumaças</p><p>e as chamas provenientes da queima da resina utilizada para polimerizar a areia. A</p><p>casca é imersa num material de reforço granular e, durante o vazamento e fase de</p><p>resfriamento, é feito vácuo na base do molde (FERREIRA, 1999).</p><p>De acordo com Chiaverini (2008), Ferreira (1999) e Baldam e Vieira (2014), o</p><p>processo de fundição em casca é utilizado para todos os tipos de metais e suas</p><p>ligas, desde que se utilize, quando necessário, inibidores que impeçam a reação com</p><p>a sílica da areia. Ainda de acordo com os mesmos autores, as principais vantagens</p><p>e desvantagens do processo são as expostas na tabela 1, a seguir.</p><p>Tabela 1 – Vantagens e desvantagens da fundição em casca</p><p>Fonte: Adaptado de CHIAVERINI, 1986; FERREIRA, 1999, BALDAM; VIEIRA, 2014 (Adaptado).</p><p>O processo engloba uma vasta gama de ligas e metais, garantindo a obtenção</p><p>de espessuras mínimas, entre 1,9 e 2,3 mm (FERREIRA, 1999), com boa réplica de</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 151</p><p>detalhes (melhor que nos processos de areia verde), mas perdendo para a precisão</p><p>dos processos de moldação cerâmica (BALDAM; VIEIRA, 2014). Quanto à rugosidade</p><p>superficial, os processos de moldação em casca permitem obter valores na ordem</p><p>de 3,2 micron metros (sendo que, nos processos de areia verde, esse valor gira em</p><p>torno de 12,5 micron metros).</p><p>Das inúmeras peças que podem ser produzidas pela fundição em casca, a maior</p><p>aplicação é no setor automotivo. Ferreira (1999) elenca as principais possibilidades,</p><p>dispostas a seguir:</p><p>• Cilindros</p><p>• Cabeçotes de motor</p><p>• Carters</p><p>• Blocos de motor em geral</p><p>• Válvulos</p><p>• Rodas dentadas</p><p>• Rotores de bombas</p><p>• Carcaças de bombas</p><p>• Carburadores</p><p>Assim, pode-se concluir que, frente aos processos de areia verde, a fundição em</p><p>casca tem custo mais elevado, porém apresenta resultados melhores, o que reduz</p><p>a necessidade de acabamento superficial (e permite que o processo seja realizado</p><p>em um espaço menor). Ainda assim, se for necessário um acabamento superficial</p><p>excelente, outros processos de fundição podem ser realizados, a exemplo daqueles</p><p>com moldes cerâmicos.</p><p>13.2 FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO</p><p>O processo consiste no vazamento de metal fundido fundição por centrifugação</p><p>em um molde, geralmente metálico, que fica submetido ao movimento de rotação,</p><p>gerando no metal fundido uma força centrífuga que o projeta contra as paredes do</p><p>molde. É empregado principalmente na fabricação de tubos de ferro fundido para</p><p>aplicações hidráulicas e linhas de saneamento básico, tanto que a evolução técnica</p><p>do processo ocorreu em paralelo aos desenvolvimentos das tubulações metálicas.</p><p>Segundo Dilavarian</p><p>(2012), o processo de moldagem na fundição centrífuga pode</p><p>ser realizado por diferentes métodos, citados a seguir:</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 152</p><p>Fundição semi centrífuga - Método utilizado quando a geometria da peça é diferente</p><p>de um tubo.</p><p>Fundição centrifugada ou sob pressão - Método utilizado na fabricação de várias</p><p>peças irregulares dentro de um mesmo molde sob rotação.</p><p>A figura 6, a seguir, mostra uma representação esquemática da fundição centrífuga.</p><p>Figura 6: Representação esquemática da fundição centrífuga verdadeira (a) e semicentrífuga (b)</p><p>Fonte: Adaptado de BEELEY (2001).</p><p>ANOTE ISSO</p><p>A cavidade cilíndrica formada no interior do molde é resultado de seu movimento.</p><p>Essa rotação e sua velocidade influenciam a forma interna do material dentro do</p><p>molde. Normalmente, utilizam-se velocidades de rotação que resultam em uma</p><p>força centrífuga entre 10 a 150 vezes a força gravitacional (10 < G < 150).</p><p>Segundo Beeley (2001), a fundição centrífuga também pode ser classificada segundo</p><p>a orientação do eixo de rotação do molde. Nesse caso, existem os seguintes grupos:</p><p>fundição vertical: nome dado aos métodos semi centrífugo e centrifugado.</p><p>fundição horizontal ou com baixa inclinação: nome dados aos métodos que</p><p>produzem produtos mais compridos.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 153</p><p>De modo geral, as etapas da fundição por centrifugação são listadas a seguir,</p><p>sendo que essas etapas são padronizadas em qualquer um dos tipos de fundição</p><p>centrífuga estudada.</p><p>• Preparação do metal líquido ou fundido.</p><p>• Rotação lenta do molde enquanto ele é pré-aquecido a uma temperatura uniforme</p><p>e revestido de uma tinta cerâmica que seca rapidamente e se adere à superfície.</p><p>• Vazamento de uma quantidade pré-estabelecida de fundido para dentro do funil</p><p>de alimentação, sendo o material direcionado para o interior do molde em rotação.</p><p>• Rotação do fundido por um determinado período, preenchendo uniformemente</p><p>as paredes do molde e iniciando o processo de solidificação.</p><p>• Resfriamento forçado (com água, por exemplo), objetivando preservação do</p><p>molde e aumento da velocidade de solidificação do metal.</p><p>• Retirada e limpeza da peça solidificada.</p><p>A figura 7, a seguir, mostra a representação esquemática do processo de fundição</p><p>horizontal.</p><p>Figura 7: Representação esquemática do processo de fundição horizontal.</p><p>Fonte: Adaptado de Dessi (2015).</p><p>13.2.1 Desmoldagem e acabamento</p><p>O processo de ou se inicia após a completa solidificação e resfriamento remoção</p><p>desmoldagem da peça dentro do molde. Na fundição centrífuga, a solidificação começa</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 154</p><p>no metal líquido em contato na parede do molde por meio de resfriamento por jatos</p><p>d’água no que será a superfície externa do tubo e prossegue pela espessura da peça</p><p>fundida, na direção do diâmetro interno.</p><p>Os moldes devem ser resfriados por outro meio que não seja o ar, pois do contrário,</p><p>sua temperatura elevaria cada vez mais a cada ciclo de produção. Sendo assim,</p><p>moldes resfriados apenas por ar são ineficientes e usados apenas para baixas taxas</p><p>de produção (DESSI, 2015).</p><p>A maioria dos moldes é resfriada por jatos d’água, lançados diretamente sobre</p><p>sua superfície, sendo eficientes em remover o calor do molde e em mantê-lo em uma</p><p>temperatura adequada. Os jatos são acionados de forma automática ou manual assim</p><p>que o processo de vazamento é completado.</p><p>Segundo Dessi (2015), tentativas foram realizadas de forma a automatizar o tempo</p><p>de resfriamento do molde, porém muitas dificuldades foram encontradas, devido ao</p><p>uso de pirometria por radiação como forma de leitura adequada da temperatura do</p><p>molde: o vapor d’água resultante do resfriamento dificulta bastante uma leitura precisa</p><p>da temperatura em diferentes regiões do molde.</p><p>Em moldes muito longos, os jatos de água podem ser ajustados em sua vazão ou,</p><p>como se faz usualmente, no número de jatos ligados ao longo do comprimento do</p><p>molde, de forma a homogeneizar a temperatura (JANCO, 1988).</p><p>Aços e bronzes fundidos por centrifugação apresentam melhores propriedades</p><p>mecânicas (como resistência, ductilidade e tenacidade) que análogos fundidos</p><p>convencionalmente em areia. O principal motivo está ligado à microestrutura menos</p><p>grosseira obtida na centrifugação, devido à maior taxa de resfriamento imposta</p><p>na fundição centrífuga (oriunda do molde metálico geralmente empregado e pelo</p><p>resfriamento forçado por água) e à menor quantidade de inclusões no interior da peça</p><p>(DESSI, 2005). Uma maneira rápida de avaliar se as propriedades mecânicas estão</p><p>conforme o especificado é efetuado um ensaio de dureza no fundido.</p><p>13.2.2 Materiais e equipamentos</p><p>A produção de peças fundidas por centrifugação compreende o direcionamento</p><p>técnico do projeto, seus detalhamentos e a seleção e especificação dos materiais. A</p><p>partir daí, pode-se produzir um lote piloto e, após aprovação, direcionar a produção</p><p>em ciclos de grandes escalas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 155</p><p>Os moldes para os processos de fundição por centrifugação podem ser</p><p>confeccionados de vários materiais diferentes, em função do tipo de material a ser</p><p>fundido e produzido. Segundo Janco (1998), os mais utilizados são as ligas metálicas,</p><p>a grafita e a areia.</p><p>As ligas metálicas são os mais comuns, principalmente fabricados em ferro</p><p>fundido, aços e ligas de cobre. Dentre os três, os mais empregados são os de aço,</p><p>pois demonstram melhor durabilidade, maior tempo de vida útil e resistem a maiores</p><p>forças centrífugas.</p><p>A grafita, por ser frágil, é indicada apenas para peças pequenas, não resistindo a</p><p>elevadas forças centrífugas e, consequentemente, apresenta pequena vida útil. Porém,</p><p>os moldes de grafita apresentam maiores capacidades de coquilhamento que os de</p><p>aço e ferro fundido, devido a sua alta refratariedade.</p><p>A areia só é justificável quando se produzem peças de geometrias complexas, que</p><p>tornam impossível sua remoção dos moldes metálicos. Como os moldes de areia são</p><p>excessivamente frágeis, devem ser envolvidos por uma camisa metálica, tornando sua</p><p>operação mais segura. A baixa condutividade térmica da areia dificulta a fabricação</p><p>de peças de grandes espessuras com qualidade metalúrgica adequada, sendo muito</p><p>comum a presença de porosidades e vazios na peça final.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Coquilhamento é um termo utilizado em processos de fundição que utilizam moldes</p><p>metálicos e consiste em derramar o metal líquido nesses moldes, nos quais o metal</p><p>esfria em condições tais ou com tal velocidade para se obterem as características</p><p>desejadas.</p><p>Os moldes utilizados para fundição centrífuga podem ser ou permanentes ou</p><p>descartáveis, estes últimos utilizados para lotes de séries limitadas ou peças únicas</p><p>com grandes dimensões ou com geometria muito complexa, que ficariam inviáveis</p><p>ou impossíveis de serem produzidas em moldes permanentes. Os materiais mais</p><p>empregados para a produção dos moldes descartáveis são areia, cerâmica e gesso.</p><p>Os moldes permanentes normalmente são fabricados de metais ou mesmo de</p><p>grafita, mas os preferidos são os metálicos devido a sua grande vida útil e melhor</p><p>nível de qualidade obtido nas peças. Os moldes de grafita não suportam grandes</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 156</p><p>ciclagens de produção porque se desgastam e falham muito rapidamente quando</p><p>comparados com os metálicos.</p><p>Normalmente, a vida útil dos moldes metálicos é determinada pela resistência aos</p><p>mecanismos internos de falha gerados pela fadiga térmica. Para evitar esse fenômeno,</p><p>utilizam-se aços ligados ou outros materiais que com bom comportamento perante</p><p>a presença de variações térmicas, como o aço liga AISI 4340, o aço carbono (AISI</p><p>1020) e o ferro fundido cinzento.</p><p>Os moldes sofrem fortemente com a influência das</p><p>trocas de calor que ocorrem</p><p>com os materiais fundidos. De acordo com Beeley (2001, p. 650):</p><p>O molde, quando o metal é vazado, absorve calor aumentando a</p><p>sua temperatura e liberando calor pela superfície externa, que troca</p><p>calor com o ar ambiente ou com algum sistema de refrigeração</p><p>à água. Uma menor temperatura inicial do molde produzirá uma</p><p>maior taxa de resfriamento no metal. As trocas de calor e as taxas</p><p>de resfriamento afetam algumas propriedades dos materiais obtidos,</p><p>tornando-se importantes variáveis de processo e produto que devem</p><p>ser controladas.</p><p>A temperatura inicial do molde deve ser definida por um engenheiro especialista no</p><p>processo. De acordo com Beeley (2001, p. 650): “A temperatura inicial do molde não</p><p>afeta significativamente a estrutura do fundido em comparação a outros parâmetros</p><p>de processo”. Isso não quer dizer que não deva ser controlada. Na produção de aços de</p><p>microestrutura fina, podem existir efeitos e impactos na microestrutura e propriedades</p><p>mecânicas do produto final.</p><p>Ainda segundo Beeley (2002), o pré-aquecimento do molde influencia sua expansão</p><p>térmica durante a fundição, afetando a formação de trincas a quente. Para reduzir esse</p><p>problema, o molde pode ser preaquecido a 300 °C ou mais. Janco (1988) recomenda</p><p>manter a temperatura do molde abaixo dos 427 °C</p><p>Em geral, para evitar problemas, utilizam-se revestimentos para alterar algumas</p><p>características dos moldes e obter uma boa adequação ao processo. Conforme Vasseur</p><p>(1990, p. 296):</p><p>Nos moldes metálicos, utiliza-se um revestimento de material</p><p>refratário na superfície interna por dois motivos fundamentais.</p><p>O revestimento atua como uma resistência térmica na interface</p><p>metal-molde, limitando a temperatura do molde e aumentando a</p><p>sua vida útil. Este revestimento também diminui a taxa de extração</p><p>de calor do metal e facilita a extração da peça após a solidificação.</p><p>Os revestimentos são geralmente fabricados à base de bentonita,</p><p>sílica, alumina ou zirconita.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 157</p><p>Usualmente, esses revestimentos são materiais de alta refratariedade e podem ser</p><p>aplicados por aspersão de uma suspensão aquosa refratária chamada barbotina ou</p><p>a seco por meio de processos especiais.</p><p>Normalmente, os equipamentos utilizados no processo de fundição centrífuga são</p><p>formados por um eixo montado sobre rolamentos, onde o molde, que geralmente tem</p><p>geometria cilíndrica ou aproximadamente cilíndrica, fica apoiado. Esse eixo é conectado</p><p>a um motor elétrico, cujo movimento circular rotacional é transmitido ao molde por</p><p>meio do eixo e dos rolamentos, conforme mostrado anteriormente na figura 7.</p><p>De acordo com a American Society of Metals (1990), os equipamentos devem ser</p><p>capazes de executar as seguintes operações de forma precisa e repetitiva:</p><p>• rotacionar o molde a uma velocidade pré-determinada;</p><p>• permitir que o metal líquido seja vazado no interior do molde em rotação;</p><p>• estabelecer uma taxa de solidificação adequada no molde, após o vazamento</p><p>do metal líquido;</p><p>• permitir a extração da peça fundida após sua solidificação.</p><p>Em função da geometria simples, a maioria dos moldes utilizada nesse processo</p><p>é de metal, o que impacta na redução no custo das peças em função do aumento da</p><p>durabilidade do equipamento e aumenta a qualidade dos tubos produzidos. Contudo, os</p><p>equipamentos podem variar em tamanho e configuração, desde centrífugas pequenas</p><p>para produção-piloto (laboratório ou fabricação de protótipos) até grandes centrífugas</p><p>para produção de tubos de grandes dimensões.</p><p>Os equipamentos de grande porte, utilizados para grandes produções e para</p><p>fabricação de tubos com grandes diâmetros externos, podem conter caixas de proteção</p><p>envolvendo grande parte da máquina, objetivando aumentar o nível de segurança do</p><p>ambiente laboral durante a operação.</p><p>13.2.3 Características do processo, vantagens e desvantagens</p><p>No processo de fundição de peças metálicas por centrifugação, ocorre a solidificação</p><p>no interior de um molde que está sob a ação da força centrífuga em grande rotação.</p><p>Essa força pode alterar significativamente a estrutura metalúrgica e a homogeneidade</p><p>química do produto final.</p><p>Os resultados físicos da atuação dessas forças são observados quando do</p><p>preenchimento do molde e na movimentação da massa do fundido durante o processo</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 158</p><p>de resfriamento e solidificação. Essas movimentações e interações internas dentro do</p><p>molde podem gerar defeitos de fundição característicos, como a macrossegregação,</p><p>que é formada como resultado do transporte de massas pela força centrífuga.</p><p>O processo de fundição centrífuga apresenta vantagens em relação aos processos</p><p>convencionais. Segundo a American Society of Metals (1990), elas são divididas em</p><p>três grupos, conforme a seguir:</p><p>• Flexibilidade de ligas permitidas ao processo - Qualquer liga pode ser fundida</p><p>satisfatoriamente por meio desse processo, exceto aços de alto carbono, pois</p><p>estão sujeitos a problemas de segregação.</p><p>• Flexibilidade nas características do produto - É possível variar as características</p><p>dos produtos tubulares obtidos por esse processo (sanidade interna, textura,</p><p>estrutura e propriedades mecânicas), controlando as variáveis principais do</p><p>processo.</p><p>• Flexibilidade nas dimensões do produto - Com essa técnica, é possível produzir</p><p>diâmetros externos de até 1,6 m e espessura de parede de 200 mm, com</p><p>tolerâncias dimensionais que variam de acordo com o tamanho da peça e do</p><p>tipo de molde utilizado.</p><p>Além disso, por ser processada em alta velocidade, a fundição centrifugada elimina</p><p>gases, porosidades e inclusões, evitando desperdícios de tempo e usinagem com</p><p>refugos. O tempo de fabricação é reduzido e a relação metal fundido e peça entregue</p><p>é elevada (DILAVARIAN, 2012).</p><p>A seguir são citadas algumas das desvantagens deste processo, segundo a American</p><p>Society of Metals (1990):</p><p>• O processo mais comum emprega moldes horizontais, o que limita as formas</p><p>geométricas das peças, pois é restrito à fundição de formas geométricas</p><p>cilíndricas.</p><p>• Exige conhecimento técnico aprofundado e domínio do processo, pois alia</p><p>máquinas giratórias que operam com metal fundido, situação perigosa que</p><p>oferece riscos laborais.</p><p>• Elevado custo de fabricação de moldes, pois requerem alta qualidade na confecção</p><p>e equipamentos mais sofisticados.</p><p>• Limitação a materiais de reduzida contração.</p><p>Mesmo apresentando desvantagens, esse processo é uma excelente alternativa</p><p>técnica em aplicações específicas de engenharia pois o processo de fundição centrífuga</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 159</p><p>é aplicável praticamente a qualquer tipo de liga metálica, com exceção aos aços de</p><p>alto-carbono (pois podem apresentar segregação elevada) e a materiais não metálicos,</p><p>como vidro ou cimento.</p><p>Algumas aplicações específicas da fundição centrífuga são os tubos fabricados</p><p>de aços de alta resistência e baixa liga, aços inoxidáveis duplex e super duplex, aço</p><p>cromo-molibdênio.</p><p>Por meio desse processo, fabricam-se, por exemplo, tubos de ferro fundido nodular</p><p>para transporte de água e esgoto, tubos para indústria petroquímica, cilindros para</p><p>laminadores, peças de alta dureza para moendas e outras peças técnicas. A figura</p><p>a seguir mostra a microestrutura de amostra de ferro fundido maleável. As partes</p><p>escuras são chamadas de grafita vermicular, que podem apresentar variações de</p><p>porcentagem de carbono entre 40 % e 80%.</p><p>Na área de não ferrosos, a centrifugação é empregada para a produção de buchas</p><p>e mancais em várias ligas metálicas, principalmente de cobre.</p><p>Os principais requisitos de uma liga metálica para que tenha um bom comportamento</p><p>no processo de fundição centrífuga são:</p><p>• alta fluidez;</p><p>• grande intervalo de solidificação;</p><p>• baixa contração e oxidação;</p><p>• boa resistência a trincas a quente.</p><p>Esses requisitos citados podem ser</p><p>utilizados por um engenheiro no momento do</p><p>projeto do processo, objetivando obter os melhores resultados em termos de qualidade,</p><p>custo e atendimento técnico dos requisitos dos clientes.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 160</p><p>CAPÍTULO 14</p><p>PROCESSOS DE</p><p>TRANSFORMAÇÃO DE</p><p>MATERIAIS PLÁSTICOS -</p><p>INJEÇÃO E EXTRUSÃO</p><p>A escolha de um método de transformação para materiais plásticos deve ser feito</p><p>levando em consideração o tipo de material a ser usado (dependendo se é termoplástico</p><p>ou termofixo), seu estado físico (sólido ou líquido), tipo e desenho da peça, produção</p><p>prevista e aspectos de economia geral.</p><p>Existem dois processos fundamentais de aplicação geral sendo que esses processos</p><p>são injeção e extrusão, sendo que os outros processos existentes são variações destes</p><p>primeiros.</p><p>14.1 Injeção de materiais plásticos</p><p>A moldagem por injeção é talvez o método de moldagem mais popular e característico</p><p>da indústria de plásticos. Consiste basicamente em fundir um material plástico em</p><p>condições adequadas e introduzi-lo sob pressão nas cavidades de um molde onde é</p><p>resfriado a uma temperatura adequada para que as peças possam ser removidas sem</p><p>deformação. Na moldagem por injeção são de grande importância as características</p><p>dos polímeros como peso molecular e distribuição desse peso molecular, configuração</p><p>química e morfologia do material, cristalinidade, estabilidade etc O comportamento</p><p>reológico dos materiais é essencial na moldagem por injeção; pode ser o caso, por</p><p>exemplo, que um plástico muito viscoso não preencha o molde em taxas de cisalhamento</p><p>mais baixas, mas pode preenchê-lo se as condições de processamento mudarem.</p><p>O processo, no que diz respeito à moldagem, pode ser dividido em duas fases. Na</p><p>primeira, ocorre a fusão do material e no segundo, a injeção no molde. Em máquinas</p><p>convencionais como a mostrada na figura 1, a seguir, o material de moldagem existe</p><p>inicialmente na forma de grânulos ou pellets, sendo que estes pellets entram no</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 161</p><p>cilindro de aquecimento através de um funil de alimentação localizado na parte</p><p>traseira do cilindro. O material é aquecido e derretido no cilindro de aquecimento ao</p><p>mesmo tempo que circula em direção à sua parte anterior, graças ao movimento de</p><p>rotação do parafuso plastificante localizado dentro do cilindro, de modo semelhante</p><p>ao que acontece no processo de extrusão. No entanto, no processo injeção, o material</p><p>plastificado se acumula na parte anterior do parafuso, para o qual o parafuso deve</p><p>ser retraído lentamente enquanto gira. Quando houver material fundido suficiente</p><p>acumulada na frente do parafuso, a rotação pára e o parafuso realiza um movimento</p><p>axial para frente, fazendo com que o material fundido saia através do bocal de injeção</p><p>em direção ao molde, que nesse momento deve ser fechado. Desta forma o parafuso</p><p>atua como um parafuso plastificante e também como êmbolo de injeção. O molde é</p><p>refrigerado e durante o tempo de injeção do material, deve ser fechado. O parafuso</p><p>permanecerá na posição avançada até que o material se movimente no canal de</p><p>alimentação do molde e tenha consistência suficiente para evitar seu recuo em direção</p><p>à máquina de injeção. Uma vez que o parafuso recua começa a plastificar o material</p><p>novamente para o próximo ciclo. O molde se mantém fechado por tempo suficiente</p><p>para que o material esfrie a uma temperatura tal que a peça possa ser extraída sem</p><p>sofrer deformações. Quando isso acontece, o molde é aberto e a peça é extraída para</p><p>que o molde esteja pronto para o próximo ciclo.</p><p>Figura 1: Máquina convencional de injeção</p><p>Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)</p><p>Ao contrário da extrusão, trata-se de um processo cíclico. As etapas de um ciclo</p><p>são resumidas abaixo:</p><p>1. Fechamento do molde e aplicação da força de fechamento.</p><p>2. Avanço do pistão (ou parafuso). Com este avanço o passo é forçado do material</p><p>fundido através do bocal que se conecta com os canais do molde, enquanto o</p><p>novo material é puxado para a zona quente do cilindro onde será plastificado</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 162</p><p>3. Aplicação de pressão de compactação.</p><p>4. Retração do pistão e carregamento de novo material.</p><p>5. Abertura do molde e expulsão da peça.</p><p>As principais características de uma máquina de injeção são:</p><p>1) Capacidade de injeção - é o volume de material que pode ser injetado em um</p><p>ciclo a uma dada pressão.</p><p>2) Capacidade de plastificação - é a quantidade de material (em peso) que pode</p><p>ser levado à temperatura de moldagem em uma hora.</p><p>3) Velocidade de injeção - é o volume de material que é descarregado por segundo</p><p>durante o avanço do pistão em um ciclo normal.</p><p>4) Pressão de injeção - é a pressão exercida pela superfície do pistão durante a</p><p>fase de injeção de material, a pressão dentro das cavidades do molde é muito</p><p>menor do que isso devido às perdas de pressão do sistema. A força exercida</p><p>pelo material sobre o molde será grande se a área projetada do molde for grande.</p><p>5) Pressão de fechamento - é o fator que determina a área projetada máximo que</p><p>pode ser moldada em uma máquina.</p><p>O sucesso da moldagem por injeção depende do desenho do molde e do encaixe</p><p>correto das variáveis do processo. As principais variáveis sobre as quais pode-se</p><p>atuar são:</p><p>• Pressão de injeção - Pressão mínima suficiente deve ser usada para produzir</p><p>um preenchimento de molde completo e sem falhas. Uma pressão excessiva</p><p>leva à formação de rebarbas.</p><p>• Temperatura do cilindro - O objetivo de aquecer o material é que ele tenha</p><p>plasticidade suficiente durante a injeção no molde. A temperatura do material</p><p>depende da temperatura do cilindro e da velocidade com que ele passa para o</p><p>cilindro. As peças de seção estreita esfriam mais cedo no molde do que aqueles</p><p>de seção grossa com os quais o ciclo pode ser acelerado. Se você acelerar o</p><p>ciclo o material ficará menos tempo no cilindro, então para conseguir que se</p><p>plastifique, devemos aumentar a temperatura do cilindro.</p><p>• Tempo ou ciclo de moldagem - Do ponto de vista econômico deve-se tentar</p><p>encurtar cada etapa do ciclo de moldagem sem baixar o nível de qualidade.</p><p>A tentativa de remoção da pressão de compactação muito cedo pode causar</p><p>escavação ou bolhas na peça.</p><p>• Temperatura do molde - Deve ser inferior à temperatura de amolecimento do</p><p>material. Também deve ser uniforme e constante sendo que isto se consegue</p><p>circulando um líquido a temperatura constante através de canais localizados</p><p>dentro das paredes do molde.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 163</p><p>14.1.1 Injeção por sopro</p><p>A moldagem por injeção por sopro, conforme figura 2, a seguir, é um processo de</p><p>dois estágios destinados à fabricação de embalagens plásticas totalmente acabadas.</p><p>Na primeira etapa, uma pré-forma tubular com paredes espessas é moldada por injeção.</p><p>A parte correspondente à boca do recipiente adquire a forma e as dimensões finais.</p><p>Quando a pré-forma tem a temperatura adequada, é transferido, juntamente com</p><p>o núcleo do molde onde é formado, para soprar o molde. Na segunda fase, o ar</p><p>pressurizado é introduzido através do núcleo e a pré-forma toma a forma da cavidade.</p><p>Após o resfriamento, o produto pode ser removido do molde. Este processo é largamente</p><p>utilizado na produção de garrafas plásticas como por exemplo, as garrafas PET, feitas</p><p>para o envase de refrigerantes.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O PET (Polietileno Tereftalato) é um material termoplástico utilizado na fabricação</p><p>de embalagens, especialmente falando de garrafas plásticas de refrigerantes e</p><p>sucos. Apesar de causar impactos, assim como qualquer outro plástico, o PET é</p><p>100% reciclável, podendo ser transformado em outras garrafas, tecidos e outros.</p><p>Figura 2: Processo de injeção por sopro.</p><p>Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 164</p><p>Entre as vantagens deste processo, podemos citar:</p><p>• Não há desperdício, são obtidos recipientes completamente acabados que não</p><p>requerem operações de acabamento.</p><p>• Permite um excelente controle do peso do recipiente ou do produto gerado.</p><p>• As dimensões e a aparência da boca do recipiente dependem apenas do estágio</p><p>de injeção, de modo que tolerâncias muito próximas são alcançadas.</p><p>• A reprodutibilidade no peso e dimensões das garrafas permite e facilita as</p><p>operações na linha de envase.</p><p>• Devido a um efeito de orientação biaxial pode ser alcançado melhor transparência</p><p>e resistência mecânica em alguns materiais.</p><p>• O processo é versátil e adequado para sistemas de fabricação automática, envase</p><p>e vedação na linha de fabricação.</p><p>Entre as principais aplicações estão embalagens para produtos químicos usados em</p><p>alimentos e produtos domésticos, garrafas para produtos farmacêuticos ou cosméticos</p><p>e material de laboratório com tolerâncias muito apertadas.</p><p>14.2 Extrusão de materiais plásticos</p><p>O processo de extrusão é amplamente utilizado na indústria de plásticos para a</p><p>produção contínua de peças com seção constante de materiais termoplásticos (e alguns</p><p>termofixos). Também é usado para revestimento de superfície e em moldagem por sopro</p><p>e termoformagem para obter as pré-formas. Consiste em forçar um material fundido a</p><p>passar por um bocal ou matriz com a forma apropriada, para obter o projeto que você</p><p>deseja. O equipamento de extrusão deve ser capaz de fornecer pressão de material</p><p>suficiente e de forma contínua, uniforme e que garanta o processo de plastificação do</p><p>material para que o mesmo possa ser extrudado. Para isto, existe a necessidade de</p><p>uma máquina composta por um cilindro e um fuso ou rosca de plastificação girando</p><p>dentro de um cilindro aquecido, conforme mostra a figura 3, a seguir.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 165</p><p>Figura 3: Máquina convencional de extrusão</p><p>Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)</p><p>O processo de extrusão é utilizado para a produção de materiais termoplásticos</p><p>com comprimento contínuo e com seção transversal constante.</p><p>É muito versátil e permite obter formas tão diversas como tubos, filmes, fibras, perfis,</p><p>revestimentos de cabos e outros substratos e para sistemas de sopro de alimentação</p><p>destinados à obtenção de corpos ocos.</p><p>As etapas do processo de extrusão são:</p><p>1) Plastificação do material de partida (grânulos ou pó).</p><p>2) Passagem do material plastificado por um bico ou bocal da forma desejada.</p><p>3) Solidificação com a forma desejada.</p><p>4) Bobinamento ou corte em unidades.</p><p>Existem dois métodos de extrusão: pistão e rosca. Na extrusão por pistão o material</p><p>é extrudado através de um bocal sendo empurrado por um pistão. Seu uso é limitado</p><p>à extrusão de alguns plásticos fluorados e materiais altamente sensíveis ao calor,</p><p>como o nitrato de celulose.</p><p>A extrusora de rosca consiste em um parafuso ou rosca que gira dentro de um</p><p>um cilindro aquecido. Os pellets termoplásticos são alimentados por uma tremonha</p><p>ou funil localizado em uma das extremidades e se movem ao longo do cilindro por</p><p>ação de giro da rosca. O pellet derrete à medida que se move ao longo do parafuso</p><p>por contato com as paredes quentes do cilindro e por ação do calor gerado pelo atrito</p><p>com o fundido viscoso. A ação da extremidade do parafuso consiste em pressionar o</p><p>polímero fundido, forçando-o no bocal de extrusão que determinará sua forma final.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 166</p><p>14.2.1 Extrusão de tubos plásticos</p><p>O processo de extrusão de tubos plásticos é uma adaptação do processo de extrusão</p><p>convencional. A boca de extrusão que se utiliza neste caso consiste em um corpo com</p><p>mandril central e um anel exterior. O polímero flui entre os dois para que o mandril</p><p>regule o diâmetro interno e o anel do diâmetro externo. O mandril e o parafuso são</p><p>fixados por parafusos que permitem sua centralização durante a extrusão.</p><p>Normalmente existe uma condução de ar que chega ao centro do mandril de</p><p>modo que exista uma pressão na extremidade do tubo extrudado, garantindo formas</p><p>e dimensões de engenharia. À medida que o polímero passa pelo bocal, é produzida</p><p>uma orientação molecular. Se esta orientação for perdida, ondulações aparecerão e,</p><p>para evitar isso, um dispositivo de calibração é colocado próximo ao bico ou bocal</p><p>de extrusão. Este dispositivo de calibração normalmente é constituído por um tubo</p><p>refrigerado a água cujo diâmetro interno é igual ao diâmetro externo do tubo acabado.</p><p>A pressão interna fornecida causa um leve estiramento circunferencial até que ocorra</p><p>o contato com o paquímetro externo para que a superfície externa esfrie. Este permite</p><p>a passagem da tubulação pelo banho de refrigeração sem sofrer deformações. A figura</p><p>4, a seguir, mostra, de forma esquemática a produção de tubos plásticos via extrusão.</p><p>Figura 4: Esquema de extrusão de tubos.</p><p>Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)</p><p>14.2.2 Extrusão de perfis plásticos</p><p>Trata-se de um processo semelhante à extrusão de tubos, mas sem o mandril interno.</p><p>É anexado ao bocal uma placa na qual um furo é usinado com a forma desejada. O</p><p>orifício na placa deve encaixar no interior do orifício do bocal para manter um fluxo</p><p>laminar uniforme.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 167</p><p>À medida que o polímero fundido passa pelo bocal de extrusão, ele encontra uma</p><p>resistência ao avanço na superfície de contato do polímero/bico que causa menos</p><p>fluxo através das seções mais estreitas do orifício. Para contrariar esta tendência, é</p><p>necessário modificar a forma do orifício, então geralmente há uma grande diferença</p><p>entre a forma do furo e a forma do perfil de extrusão, conforme mostrado na figura</p><p>5, a seguir.</p><p>Figura 5: Relação da forma do bocal de saída com a forma desejada do perfil extrudado.</p><p>Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)</p><p>Para perfis de forma complexa, a forma não pode ser calculada a priori do orifício</p><p>do bocal diretamente Devem ser feitas aproximações e melhorias por tentativa e erro.</p><p>14.2.3 Revestimento de cabos e arames</p><p>Neste processo, é utilizado um bocal perpendicular ao cilindro de extrusão, conforme</p><p>figura 6, a seguir, o polímero fundido, após entrar no cilindro aquecido, se plastifica</p><p>e se adere ao cabo ou fio que passa num guia dentro do cilindro de extrusão. O fio</p><p>desencapado é desenrolado de uma bobina e é aquecido antes de entrar no cilindro</p><p>e antes de passar na guia. O aquecimento é necessário para a remoção de possíveis</p><p>umidades e graxas que podem prejudicar a aderência do polímero fundido em sua</p><p>superfície. Além disso, o polímero adere melhor ao fio quente. A fig</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 168</p><p>Figura 6: Relação da forma do bocal de saída com a forma desejada do perfil extrudado.</p><p>Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)</p><p>O cabo revestido que sai do bocal passa por um canal de resfriamento a água</p><p>sem tocar em nenhuma parte fixa para evitar que o revestimento seja danificado</p><p>Em seguida, são inseridos dispositivos que permitem a verificação e a integridade</p><p>do revestimento e para controlar os diâmetros. O cabo é finalmente recolhido em</p><p>um carretel depois de passar por um regulador de tensão. A etapa de resfriamento</p><p>é crítica, pois a presença de bolhas no revestimento pode quebrar o isolamento. O</p><p>resfriamento deve ser gradual, principalmente quando se trata de revestimentos</p><p>espessos. Para conseguir isso normalmente são usados vários banhos de água em</p><p>diferentes temperaturas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 169</p><p>CAPÍTULO 15</p><p>AUTOMAÇÃO DOS</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>E DE FABRICAÇÃO</p><p>Este capítulo começa revisando as várias definições e tipos de automação.</p><p>Posteriormente, é aprofundado o funcionamento do sistema produtivo e todo o conjunto</p><p>de metodologias necessárias para melhorar o processo produtivo.</p><p>15.1 Definição de automação</p><p>Como ponto de partida, a automação pode ser definida como um conjunto de técnicas</p><p>associadas à aplicação de sistemas mecânicos/eletrônicos e computadorizados, cujo</p><p>objetivo é a operação e controle da produção. As primeiras definições de automação</p><p>foram expostas por Parasuraman et al (1997). Este autor define automação como a</p><p>reatribuição de uma atividade realizada pelo humano para uma máquina. Posteriormente,</p><p>este mesmos autores definem mais detalhadamente o conceito de automação através</p><p>de três características básicas.</p><p>• Controle automático da fabricação de um produto produzido em várias etapas</p><p>sucessivas.</p><p>• O uso de controle automático em qualquer ramo da ciência ou sua aplicação</p><p>na indústria.</p><p>• O terceiro traço característico é o resumo dos dois anteriores; e consiste na</p><p>utilização de dispositivos eletrônicos ou mecânicos em substituição ao trabalho</p><p>humano.</p><p>Em estudos mais recentes, DiFrank (2007] define automação como operações</p><p>automáticas realizadas por um dispositivo, processo ou sistema que são controlados</p><p>por dispositivos mecânicos ou eletrônicos que atuam como órgãos do olfato, tato e</p><p>visão do ser humano.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 170</p><p>Tomando como referência as definições de automação propostas, há uma série de</p><p>vantagens e desvantagens que influenciam sua implementação. Algumas das principais</p><p>vantagens expostas por Dale (1988) são:</p><p>• Aumento da produtividade e consistência nos produtos.</p><p>• A automação gera estabilidade e robustez no sistema.</p><p>• As tecnologias de automação diminuem a possibilidade de falhas.</p><p>• Melhoram as condições de trabalho dos funcionários, aumentando a segurança.</p><p>• Realizar operações fisicamente impossíveis para colaboradores humanos.</p><p>• Melhoram a disponibilidade dos produtos, podendo gerar as quantidades</p><p>necessárias no momento certo.</p><p>• Integram gestão e produção.</p><p>Ao contrário das teorias de Dale (1988), os pesquisadores Thurman et al (1997),</p><p>expõem uma série de desvantagens, listadas a seguir, sobre a implementação da</p><p>automação em indústrias e processos de produção:</p><p>• A automação é um nível intermediário de inteligência, com poder suficiente para</p><p>poder realizar atividades realizadas por humanos. Este sistema não é capaz de</p><p>interagir com todas as variantes do ambiente.</p><p>• O software de automação responde apenas a situações previamente estabelecidas</p><p>no projeto. Os sistemas automáticos apresentam vários graus de fragilidade</p><p>dependendo da atividade que realizam.</p><p>• A automação é uma ferramenta inserida no campo da produtividade, que está</p><p>associada a custos, que são muito importantes, pois implicam na contratação</p><p>de pessoal qualificado e apto a trabalhar com as novas máquinas.</p><p>• A falta de clareza é um fator determinante para desaconselhar a automação.</p><p>Em muitas ocasiões é muito difícil para o operador diferenciar quais processos</p><p>funcionam corretamente e quais não funcionam, e em caso de falha como agir.</p><p>• O surgimento de ilhas de automação. Essas ilhas consistem na união de sistemas</p><p>independentes e parcialmente automatizados para atuar como um único sistema.</p><p>A junção dos sistemas é feita pelo operador.</p><p>15.2 Tipos de automação</p><p>A partir da definição de automação levantada na seção anterior, surgiram diferentes</p><p>estudos sobre os tipos de automação existentes. Os primeiros autores a expor seus</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 171</p><p>resultados foram Nitzan et al (1976). Para esses autores existem os seguintes tipos</p><p>de automação:</p><p>• Automação fixa: Consiste na fabricação contínua do mesmo produto em grandes</p><p>quantidades.</p><p>• Automação fixa ou programável: Fabrica poucos produtos em pequenas</p><p>quantidades e baixo custo, permitindo fácil programação e execução de diversas</p><p>tarefas. É dotado de grande flexibilidade que dá origem a uma grande quantidade</p><p>de informação que é tratada pelo computador.</p><p>Em 1988, Mirchandani et al, se aprofundaram nos estudos de automação e</p><p>propuseram uma nova modalidade chamada de automação flexível. Estes mesmos</p><p>autores afirmam que a base da automação flexível é a flexibilidade do maquinário. Essa</p><p>flexibilidade está condicionada ao planejamento da produção. O planejamento consiste</p><p>em uma sequência de decisões onde vários processos estão envolvidos, dentre os</p><p>quais se destacam: sequência de trabalho de cada máquina, rotina de trabalho, etc.</p><p>Estudos mais recentes dos processos produtivos ampliam de forma significativa</p><p>estes conceitos, sendo que atualmente os tipos de automação são definidos em</p><p>função do nível de controle de processos de produção que utilizam.</p><p>Automação fixa:</p><p>As restrições apresentadas pelos equipamentos de fabricação condicionarão a</p><p>sequência de produção. Este tipo de automação tem as seguintes características:</p><p>• Consiste em uma sequência simples de operações</p><p>• Requer um grande investimento devido à demanda por equipamentos altamente</p><p>especializados</p><p>• Tem altas taxas de produção</p><p>• Não se adapta às variações da demanda.</p><p>Automação programável:</p><p>É aplicado em sistemas de fabricação onde os equipamentos de produção são</p><p>projetados para realizar mudanças na sequência de operações de acordo com os</p><p>diferentes produtos. É adequado para fabricação em lote e não permite alterações na</p><p>configuração do produto. Abaixo indicamos uma série de características que completam</p><p>a definição.</p><p>• Existência de um período anterior para a fabricação dos diferentes lotes.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 172</p><p>• Para fazer lotes de diferentes produtos, são introduzidas alterações no programa</p><p>e na disposição física dos elementos.</p><p>• Um grande investimento é feito em equipamentos de aplicação geral, como</p><p>máquinas de controle numérico.</p><p>• Um exemplo desse tipo de automação são os CLPs (Controladores Lógicos</p><p>Programáveis) e os robôs.</p><p>Automação flexível:</p><p>Surge com o objetivo de corrigir algumas das deficiências apresentadas pela automação</p><p>programável. É capaz de produzir mudanças nos programas e no relacionamento existente</p><p>entre os elementos do sistema de manufatura. Um exemplo de automação flexível são</p><p>as máquinas controladas numericamente conhecidas por máquinas CNC.</p><p>Automação integrada:</p><p>Seu objetivo é a integração dentro do sistema produtivo dos diferentes tipos de</p><p>automação. Tem as seguintes características:</p><p>• O tamanho do lote é reduzido</p><p>• Há uma maior diversificação de produtos, em muitos casos superior à automação</p><p>flexível.</p><p>• Permite agilizar os prazos de entrega do produto.</p><p>• A sua implementação justifica-se em processos de produção discretos e</p><p>contínuos. Por exemplo, tem uma grande presença em indústrias químicas.</p><p>15.3 As principais tecnologias de automação</p><p>Tomando como referência os conceitos básicos de automação analisados</p><p>anteriormente, a seguir vamos abordar a fundamentação teórica das diferentes</p><p>metodologias que permitem a automatização de um processo de produção. Vamos,</p><p>de modo geral, revisar as fases que compõem um sistema de produção e as principais</p><p>metodologias atuais que podem ser aplicadas para automatizar esses processos.</p><p>15.3.1 Definição de um processo de produção</p><p>Realizando revisões sobre as diferentes definições do conceito de processo de produção,</p><p>focamos na aplicação do desenho do sistema de produção na concepção oferecida pela</p><p>OTA (American Office of Technology, 1984) que faz uma primeira aproximação sobre o</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 173</p><p>processo de fabricação/manufatura. Na perspectiva da OTA, todo o processo de produção</p><p>começa quando o departamento de gestão decide fazer um novo produto, com base</p><p>nas informações disponibilizadas pela equipe de marketing. A partir deste departamento</p><p>são enviadas as especificações de tamanho, forma, função e projeto de execução para</p><p>o departamento de engenharia e</p><p>deste departamento será desenvolvido o planejamento</p><p>do produto e a sua engenharia será direcionada, levando em consideração as máquinas</p><p>e materiais necessários.</p><p>Durante este processo de projeto e planejamento do produto, a tomada de decisão</p><p>quanto à escolha dos materiais a serem usados e do maquinário deve ser levada em</p><p>consideração. No entanto, em situações de produção com menos produtos, essas escolhas</p><p>não existem e reduzem a complexidade do sistema. Como síntese desta primeira fase do</p><p>sistema de produção, confirmamos que a sua função é conceber um modelo de produto</p><p>baseado nas necessidades do mercado.</p><p>Na fase seguinte proposta pela OTA, denominada fase de produção, concentra-se na</p><p>escolha do maquinário necessário para produzir as peças de acordo com os processos</p><p>definidos na fase de projeto. Esta fase de produção é subdividida em três subprocessos</p><p>que detalhamos a seguir:</p><p>• Manuseio de materiais - Cada um dos processos a serem realizados requer materiais</p><p>precisos que devem ser transferidos de uma área da planta para outra. Por esta razão,</p><p>existem vários postos de trabalho que irão dividir os processos em diferentes threads,</p><p>permitindo uma redução de custos e um aumento de produtividade. Por exemplo,</p><p>existem sistemas de transporte como empilhadeiras e esteiras transportadoras.</p><p>• Fabricação - Nesta fase, a transformação do material é realizada por meio de</p><p>métodos de fabricação. Os processos mais conhecidos são extrusão, moldagem,</p><p>torneamento, fresagem, etc. A seleção de qualquer um desses métodos depende do</p><p>tamanho e da forma da peça. Como exemplo, para a produção de peças cilíndricas,</p><p>é utilizado o processo de torneamento. Nesses processos de fabricação, o tempo</p><p>de conclusão das peças desempenha um papel muito importante e, dependendo de</p><p>sua complexidade, as peças serão produzidas em maior ou menor tempo, levando</p><p>a uma maior eficiência no processo produtivo.</p><p>• Revisão - A produção de produtos implica uma fase final de revisão. Os processos</p><p>de fabricação podem produzir imperfeições na peça que devem ser eliminadas e</p><p>para evitar tais imperfeições, técnicas de controle de qualidade são utilizadas para</p><p>aumentar a eficiência da linha de produção. Outras técnicas utilizadas para eliminar</p><p>essas imperfeições são polir a peça, pintá-la, etc.</p><p>Terminada a fase de produção da peça, corresponde a uma nova fase, denominada pós-</p><p>produção. Nesta fase encontramos momentos chave: montagem e controle de qualidade.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 174</p><p>• Na montagem, é produzida a união de várias peças acabadas para produzir uma nova</p><p>entidade superior. Esta fase é considerada um elo entre a produção e a pós-produção,</p><p>preparando o produto para passar na próxima fase de controle de qualidade.</p><p>• No controle de qualidade, são estabelecidos padrões para determinar quais produtos</p><p>devem ser enviados ao mercado ou permanecer na área de armazenamento. O</p><p>estabelecimento de altos índices de qualidade confere ao sistema maior produtividade</p><p>e eficiência.</p><p>De acordo com a conceituação de qualidade, existem duas correntes quando se trata de</p><p>implementar a qualidade em uma ou outra fase da produção. Alguns autores levantam a</p><p>possibilidade de que o controle de qualidade seja realizado durante o processo de fabricação.</p><p>Enquanto outros consideram que o controle de qualidade deve ser feito após o término</p><p>da fase de montagem.</p><p>Uma vez explicado e revisto o funcionamento de um sistema de produção desde a</p><p>concepção da OTA, apresentamos, de forma resumida na figura 1, a seguir, todo o percurso</p><p>do produto dentro do sistema de produção com base nos três momentos principais:</p><p>desenvolvimento de produto, produção e pós-produção.</p><p>Figura 1: Processo de Produção - desenvolvimento de produto, produção e pós-produção.</p><p>Fonte: O próprio autor.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 175</p><p>A seguir, tomando como referência as teorias da OTA sobre sistemas de produção,</p><p>revisamos as diversas dificuldades que surgem nos processos de fabricação.</p><p>• Fluxo de informações - Como consequência do fato de grandes empresas</p><p>estabelecerem grupos de trabalho de grande número de pessoas nos processos</p><p>produtivos, pode causar uma grande perda de informações no trânsito de uma</p><p>fase para outra.</p><p>• Coordenação - Uma das deficiências mais relevantes e pronunciadas nos</p><p>processos de produção é a falta de coordenação entre o desenvolvimento dos</p><p>diferentes processos de produção.</p><p>• Eficiência - Os processos manufaturados apresentam um grande número de</p><p>alternativas. Cada alternativa incorpora diferentes tipos de produtos e maquinários,</p><p>e essa diversidade de alternativas gera desperdício e mau uso de materiais e</p><p>perda de tempo de produção.</p><p>• Flexibilidade - Do ponto de vista econômico, a flexibilidade é entendida como a</p><p>gama de produtos e o volume que uma empresa pode produzir. O mundo dos</p><p>negócios altamente competitivo está vendo cada vez mais ciclos de vida de</p><p>produtos mais curtos e uma demanda crescente por produtos feitos sob medida.</p><p>Por essas razões, em muitos casos, os sistemas fabricados podem apresentar</p><p>certas deficiências, pois não conseguem responder a variações bruscas de</p><p>demanda e dos ciclos de vida de seus produtos.</p><p>Como consequência da situação descrita na seção anterior, as empresas buscam</p><p>urgentemente produzir produtos de qualidade a preços baixos. Essa situação pode ter</p><p>um efeito rebote, muitas vezes causando aumento de preços e escassez de material.</p><p>A solução que surge na fabricação de produção é a implementação de novas técnicas</p><p>tais como a automação dos processos.</p><p>15.3.2 Tecnologias de automação</p><p>Depois de analisar o processo de produção, algumas das diferentes variáveis que</p><p>o mesmo pode apresentar e algumas das suas possíveis melhorias, nesta seção</p><p>analisaremos as metodologias que permitem o desenho, planejamento e controle de</p><p>processos produtivos. A primeira das tecnologias aplicadas é o CAD (Computer Aided</p><p>Design), sendo que este método permite produzir um desenho aproximado da peça real.</p><p>Uma vez projetado em CAD, ele passa por uma série de testes de simulação utilizando</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 176</p><p>tecnologias CAE (Computer Aided Engineering). Por fim, por meio da metodologia</p><p>CIM (Computer Integrated Manufacturing), possibilita a gestão e o planejamento da</p><p>informação para direcionar os processos de planejamento.</p><p>15.3.2.1 CAD - Computer Aided Engineering</p><p>As empresas são dotadas de um departamento de marketing e de vendas que se</p><p>encarregam de coletar as demandas apresentadas pelo meio sobre qualquer tipo de</p><p>produto. Essas demandas são recebidas pelo departamento de engenharia que utiliza</p><p>tecnologias CAD para fazer um esboço em escala real do que seria o produto final.</p><p>Existem várias conceituações sobre a operação e funcionalidade das tecnologias CAD.</p><p>Podemos, de forma mais ampla, definir o CAD como uma metodologia envolvida</p><p>na utilização de sistemas informáticos para realizar tarefas de criação, modificação,</p><p>análise e optimização de um desenho ou de um produto. Em suma, o principal objetivo</p><p>buscado é a definição da geometria da peça. Os sistemas CAD são compostos pelos</p><p>seguintes elementos e técnicas que aumentam suas virtudes dentro do sistema de</p><p>produção.</p><p>• Modelagem geométrica - Consiste em um conjunto de técnicas cujo objetivo</p><p>é a representação de entidades geométricas.</p><p>• Técnicas de visualização - Eles são os elementos essenciais para a geração</p><p>das imagens do modelo.</p><p>• Técnicas de interação gráfica - Eles constituem o elemento de suporte para a</p><p>entrada de informações geométricas no sistema</p><p>• Interface de usuário - Permite a interação com o elemento de design.</p><p>• Banco de dados - É o elemento encarregado de armazenar todas as informações</p><p>geradas pelo modelo. Entre os dados mais importantes que armazena estão</p><p>os dados de projeto da peça, os resultados das análises que são</p><p>realizadas.</p><p>• Métodos numéricos - Eles formam a base para os métodos de cálculo usados</p><p>em sistemas CAD.</p><p>• Elementos de fabricação - É composto por todo o conjunto de máquinas para</p><p>processos de fabricação.</p><p>• Elementos de comunicação - É necessário implementar um conjunto de</p><p>dispositivos que permitam a comunicação entre vários sistemas com tecnologia</p><p>CAD.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 177</p><p>A tecnologia CAD é um sistema de design eletrônico usado em engenharia, projetado</p><p>para evitar o uso clássico de papel e lápis. Um sistema CAD permite que várias curvas</p><p>e linhas sejam combinadas no computador para formar uma peça de acordo com</p><p>as especificações. O CAD oferece formas mais complexas de trabalhar, permitindo a</p><p>comunicação com o sistema de produção e enviando as características para fabricação.</p><p>Estas técnicas de design servem como ponto de partida para as metodologias CAE,</p><p>pois permitem uma análise do design do produto, maximizando a sua utilização. A</p><p>principal vantagem que os sistemas CAD incorporam é a redução de muitas das tarefas</p><p>de projeto, bem como a possibilidade de fazer infinitas variações do modelo a ser</p><p>fabricado. Esta possibilidade era muito limitada em tempos anteriores à implementação</p><p>de sistemas CAD.</p><p>A forma de realizar o projeto em tecnologias CAD é muito variada. Na maioria dos</p><p>sistemas, são usados dispositivos de teclado e mouse para interagir com o sistema,</p><p>em outros casos, canetas de luz ou sistemas de tela sensível ao toque que permitem</p><p>ao operador clicar na tela também podem ser usados. Os sistemas CAD também</p><p>apresentam a possibilidade de realizar uma digitalização da peça a partir do modelo</p><p>feito, a partir da conexão de pequenos terminais a computadores. O processo de</p><p>digitalização permite a criação de uma base de dados para que possa ser consultada</p><p>pelos diferentes departamentos da empresa.</p><p>Dos temas expostos anteriormente, podem ser extraídas três funções básicas que</p><p>permitem o aumento da produtividade do projetista quando o mesmo utiliza sistemas</p><p>CAD:</p><p>• Os produtos possuem zonas simétricas em relação a outros produtos. O sistema</p><p>permite que essas áreas repetidas sejam manipuladas para colocá-las em</p><p>qualquer área da tela.</p><p>• A opção de zoom permite ver detalhes da peça e alterar as escalas de uma</p><p>parte em relação a outra na tela.</p><p>• A peça pode ser vista de diferentes perspectivas.</p><p>As linhas atuais e futuras de evolução deste tipo de sistema estão centradas em</p><p>dois campos claramente diferenciados.</p><p>• A busca pela redução do tempo de produção, como consequência, os sistemas</p><p>CAD devem incorporar uma interface gráfica que permita ao operador definir as</p><p>etapas para a produção do produto.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 178</p><p>• A combinação das tecnologias CAD e CAE permite realizar testes de elementos</p><p>finitos com peças e diferentes tipos de simulação dentro do ambiente de trabalho</p><p>real.</p><p>15.3.2.2 CAM - Computer Aided Manufacturing</p><p>O CAM é uma metodologia que consiste na utilização de sistemas computacionais</p><p>para realizar o planejamento, gerenciamento e controle das operações de uma planta</p><p>fabril. Esses aplicativos possuem diferentes funções, com destaque para a programação</p><p>de robôs que atuam em células de manufatura por meio de coleta e seleção de</p><p>ferramentas.</p><p>O elemento mais importante das aplicações CAM são as interfaces, que podem</p><p>ser de dois tipos:</p><p>• Interface direta - É composto por aplicações nas quais o PC está conectado</p><p>diretamente ao processo de produção para realizar tarefas de supervisão e</p><p>controle.</p><p>• Interface indireta - O computador funciona como um elemento de auxílio ao</p><p>processo, sem interagir diretamente com ele.</p><p>O CAM também pode ser definido como o conjunto de diferentes tipos de automação</p><p>programável que são usados em uma empresa e que auxiliam a produção. Entre as</p><p>diferentes ferramentas que essas aplicações apresentam estão robôs, máquinas de</p><p>controle numérico, sistemas flexíveis de manufatura e sistemas automatizados de</p><p>manuseio de materiais.</p><p>Como consequência do grande número de vantagens oferecidas pelos sistemas</p><p>CAM [Tandon, et al-1999] surge a possibilidade da união das tecnologias CAD/CAM</p><p>para integrá-las nos processos de fabricação. Para a integração é utilizado um sistema</p><p>Pro/Engineer. A seleção deste programa ocorre devido às seguintes características:</p><p>• Associatividade Completa - Variações em qualquer fase do processo afetam o</p><p>restante do processo de produção.</p><p>• Modelagem baseada em recursos - A fusão de ambos os sistemas deve permitir</p><p>a possibilidade de incorporar o conhecimento do produto em todos os momentos.</p><p>• Modelagem paramétrica - Esse recurso possibilita projetar as restrições da peça,</p><p>permitindo uma variação contínua do modelo, conferindo flexibilidade ao sistema.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 179</p><p>• Gestão de dados - Esse recurso deve permitir a acessibilidade ao banco de</p><p>dados por diferentes usuários. As características desses usuários devem ser</p><p>o mais heterogêneas possível; diferentes plataformas, sistemas operacionais.</p><p>A partir das características anteriores, pode-se obter uma série de melhorias que</p><p>ocorrem nos sistemas de produção onde é aplicada a fusão dessas técnicas, sendo</p><p>que entre elas podemos citar:</p><p>• Projeto e modelagem de produtos - Existe a possibilidade de fazer uma infinidade</p><p>de designs de produtos de acordo com as necessidades do cliente.</p><p>• Elementos de análise - Uma análise profunda pode ser obtida sobre os diferentes</p><p>elementos que podem influenciar a peça, como temperatura, fadiga do material.</p><p>• Fase de desenvolvimento de máquinas - Permite projetar todo o conjunto de</p><p>maquinário necessário para a produção do produto. Os tempos de realização</p><p>são geralmente muito curtos, devido à não modelagem da ferramenta.</p><p>• Fabricação - O projeto mais adequado à realidade do processo produtivo é feito</p><p>com base nas informações obtidas nas características anteriores.</p><p>• Otimização - A obtenção da solução mais adequada para o sistema é um</p><p>processo muito complexo. Variações em qualquer uma das variáveis do sistema</p><p>dão origem a diferentes soluções. A solução ótima é obtida após fazer o menor</p><p>número de mudanças nas variáveis do sistema.</p><p>• Troca de dados e ferramentas da web - A possibilidade de ter um servidor web</p><p>que permita o acesso ao processo pelo operador a qualquer momento está</p><p>habilitada.</p><p>15.3.2.3 CAE - Computer Aided Engineering</p><p>O CAE é conceituado como a tecnologia encarregada de utilizar sistemas</p><p>computacionais para realizar o estudo das geometrias geradas pelos sistemas CAD.</p><p>O CAE fornece ao projetista a capacidade de simular e estudar o comportamento</p><p>do produto para refinar os aspectos que são as principais deficiências. Dentro das</p><p>tecnologias CAE, as mais utilizadas são os elementos finitos. Esta técnica matemática</p><p>permite aprofundar o comportamento de tensões, deformações, transmissão de calor,</p><p>distribuição de campos magnéticos, fluxo de fluido ou qualquer outra característica</p><p>do produto.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 180</p><p>De forma geral também, podemos afirmar que CAE é um conjunto de software</p><p>dedicado a analisar o comportamento de peças na linha de produção. Outro de seus</p><p>componentes é o hardware habilitado nas estações de trabalho. Existe uma série de</p><p>características que podem definir os sistemas CAE, sendo que entre elas podemos citar:</p><p>• Desenvolvimento do modelo, definição e integração dos subsistemas, gestão</p><p>das bibliotecas de modelos dos subsistemas.</p><p>• Análise de dados, gerenciamento de modelos e construção a partir dos dados.</p><p>• Identificação do sistema</p><p>• Simulação</p><p>• Projeto de controle e processamento de sinal</p><p>• otimização</p><p>Complementarmente, existe uma série de etapas ou condições que os algoritmos</p><p>CAE devem seguir para a sua correta operação, sendo que entre</p><p>elas podemos citar:</p><p>• Possui uma biblioteca de funções sobre análise de matrizes no nível fundamental</p><p>da álgebra linear.</p><p>• Ele incorpora uma série de ferramentas matemáticas para avaliar as condições</p><p>de vários problemas numéricos.</p><p>• São implementados algoritmos baseados em estruturas matemáticas unificadas.</p><p>Por exemplo, as equações algébricas de Riccati. Este nível é focado na resolução</p><p>de equações de nível intermediário que são integradas às soluções algébricas</p><p>lineares de nível inferior.</p><p>15.3.2.4 CIM - Computer Integrated Manufacturing</p><p>Esta técnica é considerada como a ferramenta que permite a integração das outras</p><p>tecnologias CAD (Desenho Assistido por Computador) estudadas anteriormente no</p><p>sistema de produção. Trata-se também de uma tecnologia cujo objetivo é unir as ilhas</p><p>de automação para que cooperem entre si. A CIM procura utilizar uma base de dados</p><p>única que recolhe toda a informação da empresa e que permite a gestão integral de</p><p>todas as atividades da empresa.</p><p>Dentro das empresas, a implementação da filosofia CIM direciona, de forma geral</p><p>o seguintes passos:</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 181</p><p>• Inicialização do projeto - A organização do projeto e todas as metodologias a</p><p>serem utilizadas são estabelecidas. A equipe é designada para cada parte do</p><p>projeto. O plano constitui a base para a alocação dos recursos do projeto.</p><p>• Desenvolvimento do modelo econômico da empresa.</p><p>• Análise ‘as-is’ -É realizada uma análise do ambiente em que a empresa atua</p><p>e opera.</p><p>• Necessidades de análise - A análise visa identificar as funções de negócios que</p><p>podem ser mais benéficas para as novas tecnologias. A análise fornece uma</p><p>imagem das necessidades futuras da empresa.</p><p>• Seleção e avaliação de melhorias tecnológicas - Estuda-se que novas tecnologias</p><p>podem ser implementadas na empresa para ajudar a atingir os objetivos</p><p>estabelecidos.</p><p>• Plano principal - Uma vez selecionado o material necessário para a realização do</p><p>projeto, ele é apresentado à gerência. Se a gerência aprovar o plano, 3 objetivos</p><p>devem ser planejados.</p><p>• As primeiras ações a serem realizadas na automação</p><p>• O que automatizar e como automatizar</p><p>• O que integrar e como integrar</p><p>• Implementação do Plano - As tecnologias selecionadas para a execução do</p><p>plano devem ter um planejamento e implementação associados.</p><p>• Relação custo/benefício - Realizar um estudo aprofundado dos custos e</p><p>benefícios da realização do projeto.</p><p>Portanto, a implementação do esquema CIM gera quatro níveis de integração nas</p><p>empresas:</p><p>• Comunicação: Este nível requer uma estrutura de dados completa sobre as</p><p>comunicações entre os diferentes computadores.</p><p>• Gestão de mudanças: As trocas de informações entre aplicativos devem ser</p><p>realizadas dentro de uma série de restrições do sistema.</p><p>• Dado: Este nível requer a criação de uma base de dados CIM (Computer Integrated</p><p>Manufacturing) onde são definidos os elementos necessários e a sua relação</p><p>com os restantes.</p><p>• Interface de usuário: Todas as ilhas de automação devem ter a mesma interface</p><p>de usuário</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 182</p><p>15.3.2.5 PLC e Controle Numérico</p><p>PLC como um dispositivo formado por duas entidades: o console e a parte executora.</p><p>O console oferece ao humano uma interface para poder interagir com o programa</p><p>e não está sujeito a restrições em tempo real. A parte executora é responsável por</p><p>controlar o planejamento das tarefas básicas necessárias para poder realizar o trabalho</p><p>necessário.</p><p>Para Nicolas et al (2000), um autômato programável é um equipamento eletrônico</p><p>baseado em um microprocessador que geralmente possui uma configuração modular,</p><p>pode ser programado em linguagem não computacional e sua função é controlar</p><p>processos industriais. Os componentes de um autômato são:</p><p>• Bloco de entradas - Ele codifica os sinais dos sensores e atuadores para que</p><p>sejam interpretáveis pela CPU.</p><p>• Bloco de saída - Decodifica os sinais indicados no programa do usuário para</p><p>que possam ser ativados nos dispositivos de saída.</p><p>• CPU - É o cérebro do autômato, interpreta as instruções do programa do usuário</p><p>e ativa as saídas correspondentes</p><p>Os autômatos são constituídos por uma série de componentes externos que lhes</p><p>proporcionam uma ampla variedade de funções, entre elas podemos citar:</p><p>• Fonte de Alimentação: Toma uma tensão externa como referência para permitir</p><p>o funcionamento dos circuitos do autômato.</p><p>• Console de programação: Permite ao operador carregar o programa de controle</p><p>no autômato</p><p>• Periféricos: São elementos independentes do autômato que são acoplados a</p><p>ele para realizar uma função específica.</p><p>• Interfaces: São circuitos eletrônicos que permitem a conexão de periféricos.</p><p>Um autómato programável é uma máquina industrial capaz de ser programada devido</p><p>a um sistema de microprocessadores que possuem hardware padrão completamente</p><p>independente do processo a ser controlado. A adaptação ao processo é feita por meio</p><p>de um programa que contém a lista de instruções. A sequência de ações é realizada</p><p>como consequência da atuação nas entradas e saídas do sistema. O autômato é</p><p>responsável por ativar e desativar esses dispositivos.</p><p>Das diferentes definições que surgem sobre PLC, você pode ver a importância que</p><p>eles têm em um sistema de controle.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 183</p><p>A partir da figura 2, a seguir, pode-se concluir que o Autômato é o dispositivo</p><p>encarregado de gerar uma série de ações aplicáveis ao sistema com base nas</p><p>informações sobre o estado do programa interno e as ordens do operador. Ele pode</p><p>receber informações do sistema por meio de dispositivos de entrada ou por meio de</p><p>modelos internos.</p><p>Figura 2: Partes de um controlador lógico programável.</p><p>Fonte: Oliveira (1999).</p><p>Quando tratamos de controle numérico, trata-se de um conjunto de dispositivos</p><p>que permitem o posicionamento de um dispositivo mecânico móvel, por meio de um</p><p>conjunto de ordens elaboradas automaticamente. Para isso, toma-se como referência</p><p>as informações obtidas nos planos das peças a serem fabricadas. Uma máquina de</p><p>controle numérico é composta de três partes:</p><p>• Controlador Lógico Programável</p><p>• Controlador Numérico Diretor</p><p>• Uma entidade destinada a trabalhar com os eixos da máquina de controle</p><p>numérico que serão controlados</p><p>A partir da conceituação anterior, é proposta uma classificação mostrada a seguir</p><p>das diferentes máquinas de controle numérico:</p><p>• Máquinas de uso local - O operador interage nas proximidades da máquina-</p><p>ferramenta, devido ao uso de comandos e botões que permitem o controle do</p><p>processo. A produção das peças é conseguida através da utilização de programas</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 184</p><p>escritos em código ISO que são implementados nas máquinas, a influência do</p><p>ambiente é tão elevada que não permite extrair todo o potencial deste tipo de</p><p>máquinas.</p><p>• Máquinas de controle numérico direto - Este maquinário tem a possibilidade de</p><p>baixar algumas partes do programa em um computador servidor encarregado de</p><p>centralizar as informações, todo o processo é supervisionado pelo ser humano.</p><p>Existe a possibilidade de transferir descrições de ferramentas para o computador</p><p>servidor para que possam ser consultadas pelas diferentes máquinas.</p><p>• Máquinas de uso remoto - A máquina está equipada com a capacidade de</p><p>gerenciar as informações das ferramentas e peças para transmiti-las internamente</p><p>ao restante do maquinário. Esta informação permite ter atualizado todo o estado</p><p>do trabalho das máquinas, a correta atualização depende da sincronização</p><p>com outros dispositivos internos ao processo ou externos. Quanto aos seus</p><p>componentes básicos, estas máquinas não necessitam de interfaces para o</p><p>operador, devido à sua intervenção direta no processo.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 20</p><p>2.2 Acabamento superficial</p><p>A aparência ou qualidade da superfície de uma peça depende do material e do</p><p>processo utilizado em sua fabricação. O funcionamento das peças não estará</p><p>correto sem definir o acabamento superficial necessário da superfície que a forma,</p><p>o que deve ser adaptado aos requisitos funcionais de cada uma das superfícies. Por</p><p>exemplo, se o acabamento da superfície de um rolamento mostra uma rugosidade</p><p>ou irregularidade excessiva, ocorreria um alto atrito com a consequente dissipação</p><p>de energia, aquecimento e, finalmente, perda de eficiência.</p><p>A Norma ABNT - NBR 8404 fixa os símbolos e indicações complementares para a</p><p>identificação do estado de superfície em desenhos técnicos. Nas tabelas, 1, 2, 3 e 4</p><p>a seguir, baseadas na norma Norma ABNT - NBR 8404, mostramos as simbologias</p><p>utilizadas.</p><p>Tabela 1 – Simbologia sem indicação</p><p>Fonte: NBR 8404)</p><p>Tabela 2 – Simbologia com indicação da característica principal da rugosidade, Ra.</p><p>Fonte: NBR 8404)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 21</p><p>Tabela 3 – Simbologia com indicações complementares.</p><p>Fonte: NBR 8404)</p><p>Esses símbolos podem ser combinados entre si, ou utilizados em combinação com</p><p>os símbolos que tenham a indicação da característica principal da rugosidade Ra.</p><p>Tabela 4 – Simbologia para indicações simplificada.</p><p>Fonte: NBR 8404)</p><p>Cada uma das indicações do estado de superfície é disposta em relação ao símbolo.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 22</p><p>Sendo:</p><p>a = valor da rugosidade Ra, em mm, ou classe de rugosidade N1 até N12</p><p>b = método de fabricação, tratamento ou revestimento</p><p>c = comprimento de amostra, em milímetro (cut off)</p><p>d = direção de estrias</p><p>e = sobremetal para usinagem, em milímetro</p><p>f = outros parâmetros de rugosidade (entre parênteses)</p><p>É importante destacar que os símbolos e inscrições devem estar orientados de</p><p>maneira que possam ser lidos tanto com o desenho na posição normal como pelo</p><p>lado direito.</p><p>A direção das estrias é a direção predominante das irregularidades da superfície,</p><p>que geralmente resultam do processo de fabricação utilizado. Se for necessário definir</p><p>uma direção das estrias que não esteja claramente definida por um desses símbolos,</p><p>ela deve estar descrita no desenho por uma nota adicional.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O rugosímetro é um aparelho eletrônico amplamente empregado na indústria</p><p>para verificação de superfície de peças e ferramentas (rugosidade). Assegura</p><p>um alto padrão de qualidade nas medições. Destina-se à análise dos problemas</p><p>relacionados à rugosidade de superfícies (Novaski, 2013).</p><p>2.2.1 Irregularidades superficiais</p><p>Considerando a superfície de uma peça como o lugar geométrico dos pontos que</p><p>separam os que pertencem à peça dos que estão fora dela; se uma superfície é</p><p>cortada por um plano normal a ela, temos uma curva chamada perfil de superfície.</p><p>É a partir desse perfil que são avaliados os mais diferentes defeitos superficiais.</p><p>Analisando uma superfície em toda a sua extensão, usando um procedimento de</p><p>medição suficientemente preciso, podemos observar dois tipos de irregularidades:</p><p>ondulação e rugosidade, geralmente manifestando-se ambos simultaneamente.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 23</p><p>ANOTE ISSO</p><p>Ondulação - É uma irregularidade superficial de grande comprimento de onda,</p><p>de tipo periódico e com passo maior que 1 mm. Ocorre como resultado de</p><p>desalinhamento e frouxidão entre a máquina-ferramenta usada para usinar a</p><p>superfície, vibrações, flexão de material, desgaste da máquina ferramenta, etc.</p><p>Rugosidade - É uma irregularidade superficial de pequeno comprimento de</p><p>onda em relação à sua amplitude. Geralmente é de caráter aleatório e com um</p><p>comprimento uniforme entre as cristas de onda de menos de 1 mm. Geralmente</p><p>é causado pela ação de arestas de corte das ferramentas de usinagem, pelos</p><p>grânulos abrasivos dos rebolos ou mesmo por transferência nos processos de</p><p>laminação.</p><p>A tabela 5, a seguir, mostra a rugosidade média obtida por alguns dos principais</p><p>processos de fabricação mecânica:</p><p>Processos de fabricação Rugosidade Média - Ra (µm)</p><p>Torneamento 5-30</p><p>Fresamento 5-20</p><p>Brochamento 0,15-15</p><p>Retífica 0,3-3</p><p>Retífica de precisão 0,1-0,5</p><p>Tabela 5 – Rugosidade média - Processos de fabricação mecânica</p><p>Fonte: SALUEÑA (2000)</p><p>Nas operações de acabamento, a rugosidade é a variável mais importante para</p><p>o controle de peças numa produção. Neste caso, precisamos conhecer os diversos</p><p>parâmetros de rugosidade para sua respectiva escolha.</p><p>A medida Ra - Rugosidade média é a média aritmética dos valores absolutos das</p><p>ordenadas de afastamento (yi), dos pontos do perfil de rugosidade em relação à linha</p><p>média, dentro do percurso de medição (lm). Esta grandeza pode ser representada</p><p>como sendo a altura de um retângulo, cuja área é igual à soma absoluta das áreas</p><p>delimitadas entre o perfil de rugosidade e a linha média, tendo por comprimento, o</p><p>percurso de medição (lm). A figura 2, a seguir, mostra alguns parâmetros técnicos</p><p>utilizados para a medida do Ra.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 24</p><p>Figura 2: Parâmetros técnicos utilizados para a medida do Ra.</p><p>Fonte: Adaptado de ABNT NBR 6405-2002.</p><p>O valor de Ra pode ser expresso em um (sistema métrico) ou μinch (sistema inglês)</p><p>e a resolução dos rugosímetros é geralmente de 0,1 μim (10 u inch) ou 0,01 um</p><p>(1μinch). Outros nomes deste parâmetro são os seguintes: Roughness Average (Ra),</p><p>Center Line Average (CLA) ou Arithmetical Average (AA).</p><p>O Ra é um valor médio, podendo às vezes, não dar indicação direta do estado da</p><p>superfície. Em determinadas aplicações específicas pode ser mais útil utilizar outros</p><p>parâmetros de rugosidade.</p><p>O parâmetro Ra é utilizado, quando for necessário o controle de rugosidade</p><p>continuamente nas linhas de produção, devido à sua facilidade de obtenção, nos casos</p><p>de superfícies onde o acabamento apresenta os sulcos de usinagem bem orientados</p><p>(torneamento, fresagem, etc.) e em superfícies de pouca responsabilidade, como por</p><p>exemplo, acabamentos com fins apenas estéticos.</p><p>ISTO ACONTECE NA PRÁTICA</p><p>Vantagens do parâmetro Ra</p><p>O Ra é o parâmetro de medição mais utilizado em todo o mundo, sendo aplicável</p><p>à maioria dos processos de fabricação. Devido a sua grande utilização, quase</p><p>a totalidade dos equipamentos apresenta este parâmetro (de forma analógica</p><p>ou digital eletrônica). Os riscos superficiais inerentes ao processo, não alteram</p><p>substancialmente o seu valor e para a maioria das superfícies, o valor da</p><p>rugosidade neste parâmetro está de acordo com a curva de Gauss que caracteriza</p><p>a distribuição de amplitude.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 25</p><p>Desvantagens do parâmetro Ra</p><p>Valor de Ra em um comprimento de amostragem representa a média da</p><p>rugosidade, por isso, se um pico ou vale não típico aparecer na superfície, o valor da</p><p>média não sofrerá grande alteração, ocultando tal defeito. O valor de Ra não define</p><p>a forma das irregularidades do perfil, dessa forma poderemos ter um mesmo valor</p><p>de Ra para superfícies originadas por processos de usinagem diferentes.</p><p>Fonte: Adaptado de ABNT NBR 6405.</p><p>A norma NBR 8404/1984, faz uma abordagem sobre a Indicação do Estado de</p><p>Superfícies em Desenhos Técnicos e especifica que a característica principal (o valor) da</p><p>rugosidade Ra pode ser indicada pelos números da classe de rugosidade correspondente.</p><p>A tabela 6, a seguir, mostra a classificação dos acabamentos superficiais geralmente</p><p>encontrados na indústria mecânica em 12 grupos e os organiza de acordo com o</p><p>grau de rugosidade e o processo de usinagem que pode ser usado em sua obtenção.</p><p>Permite também visualizar uma relação aproximada entre a simbologia de triângulos,</p><p>as classes e os valores de Ra (μm).</p><p>Tabela 6 – Simbologia,</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 185</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT NBR 6405-2002 -</p><p>Rugosidades de superfícies.</p><p>ABNT–Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT NBR 8404 DE 03/1984.</p><p>Indicação do estado de superfícies em desenhos técnicos - Procedimento.</p><p>ASKELAND, D.; FULAY, P.; WRIGHT, W. The Science and Engineering of Materials.</p><p>Materials Science and Engineering: B, v. 12, n. 4, 29 feb. 1992. DOI: http://doi.</p><p>org/10.1016/0921-5107(92)90012-X.</p><p>ASTM. E8/E8M:16a: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials.</p><p>West Conshohocken, PA, ASTM International, 2016. DOI: 10.1520/E0290-14.</p><p>ASM Handbook, Volume 14, Forming and Forging, ASM International, Handbook</p><p>Committee, 1993.</p><p>ASM INTERNATIONAL. Metals Handbook: casting. 10. ed. Nova 􀀚ork: ASM</p><p>International, 2015. v. 15.</p><p>ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT/CB-059 – Comitê</p><p>Brasileiro da Fundição. 2014. Disponível em: <www.abnt.org.br/cb-59>. Acesso em:</p><p>11/08/2022.</p><p>BALDAM, R. L.; VIEIRA, E. A. Fundição, Processos e Tecnologias Correlatas. 2. ed.</p><p>São Paulo: Érica, 2014.</p><p>CARY, H. B. Modern Welding Technology. 4ª edição, Prentice-Hall, Upper Saddle</p><p>River, USA, 1998, 736p.</p><p>CALLISTER, W. D. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução, 9º ed. Rio</p><p>de Janeiro: LTC, 2016.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 186</p><p>CHANG, R.; COLLEGE, W. Fundamentos de Química. 2º. Ed. México. McGraw-Hill,</p><p>2011.</p><p>CHIAVERINI, V. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo: Associação Brasileira de</p><p>Metalurgia e Materiais, 2008.</p><p>CODA, R.C. Laminação e Calibração de Produtos Laminados Não Planos de Aço.</p><p>São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2005.</p><p>COLPAERT, H. Metalografia de Produtos Siderúrgicos Comuns. 4. ed. São Paulo:</p><p>Edgard Blücher, 2008.</p><p>COSTA, A. L. V. C.; MEI, P. R. Aços e Ligas Especiais. 3. ed. São Paulo: Blucher, 2010.</p><p>DIN 8580, Manufacturing processes – Terms and definitions, division. Deutsches</p><p>Institut Fur Normung, 2003.</p><p>GROOVER, M. P. Fundamentals of Modern Manufacturing. 3ª. ed. [S.l.]: Willey, 2007.</p><p>HUTCHINGS, I. M. Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials. 1.ed.</p><p>London: Edward Arnold, 1992.</p><p>KIMINAMI, C. S.; CASTRO, W. B.; OLIVEIRA, M. F. Introdução aos processos de</p><p>fabricação de produtos metálicos. Rio de Janeiro: Edgard Blucher, 2018.</p><p>KLIAUGA, A. M.; FERRANTE, M. Metalurgia Básica para Ourives e Designers: do</p><p>metal à joia. São Paulo: Blucher,</p><p>2009.</p><p>LIRA, V. M. Princípios dos processos de fabricação utilizando metais e polímeros.</p><p>Edição: 1a. Editora Blucher, São Paulo, 2017.</p><p>PEINADO, J.; GRAEML, A. R. Administração da produção: operações industriais e</p><p>de serviços. UnicenP, 2007.</p><p>NOVASKI, O. Introdução a engenharia de fabricação mecânica. Rio de Janeiro:</p><p>Edgard Blucher, 2013.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 187</p><p>SALUEÑA, X. Tecnología Mecánica. Primera edición. Ediciones UPC. Barcelona. 2000.</p><p>SÃO PAULO. Programa de qualificação Profissional: metalurgia/auxiliar de fundição.</p><p>São Paulo: Fundação Padre Anchieta, 2011. v. 1. Série Ocupacional. Disponível em: <www.</p><p>viarapida.sp.gov.br/Midias/ArcoOcupacionalTemaCadernos/FUND01sitefinalV331713.</p><p>pdf>. Acesso em: 10/08/2022.</p><p>SCHEY J. A. Introduction to Manufacturing Processes. 3rd ed. McGraw-Hill, New</p><p>York, 2000.</p><p>SHACKELFORD, J. F., Ciência dos Materiais, 6a Edição, Pearson Prentice Hall, São</p><p>Paulo, 2008.</p><p>SWIFT, K. G.; BOOKER, P. D. Seleção de processos de manufatura. Rio de Janeiro:</p><p>Elsevier, 2014.</p><p>SOARES, A. G. Fundição: mercado, processos e metalurgia. Rio de Janeiro: COPPE-</p><p>UFRJ, 2000.</p><p>STOETERAU, R. L. Fundamentos dos Processos de Usinagem. Notas e apresentações</p><p>de aula. EPUSP. 2020. Disponível em http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/</p><p>PMR2202-AULA%20RS1.pdf Acesso em 26/07/2022.</p><p>SHACKELFORD, J. F., Ciência dos Materiais, 6a Edição, Pearson Prentice Hall, São</p><p>Paulo, 2008.</p><p>AMERICAN SOCIETY OF METALS. ASM Handbook casting. Russell: ASM,</p><p>International, 1990. v. 15.</p><p>BEELEY, P. R. Production techniques for further casting techniques. Boston:</p><p>Butterworth Heinemann, 2001.</p><p>DESSI, João Guilherme. Caracterização da interface de tubo bimetálico caldeado</p><p>fundido por centrifugação. 2015. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia</p><p>de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015. Disponível em:</p><p>https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/7813. Acesso em: 06/08/2022.</p><p>http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/PMR2202-AULA%20RS1.pdf</p><p>http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/PMR2202-AULA%20RS1.pdf</p><p>http://sites.poli.usp.br/d/pmr2202/arquivos/aulas/PMR2202-AULA%20RS1.pdf</p><p>https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/7813</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 188</p><p>DILAVARIAN, S. M. V. Modelagem Matemática da Transferência de Calor Durante</p><p>a Fundição Centrífuga. 2012. 137 f.. Dissertação (Mestrado em Ciências) – Escola</p><p>Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2012. Disponível em: <www.teses.usp.</p><p>br/teses/disponiveis/3/3133/tde-07052013-154535/en.php>. Acesso em: 06/08//2022.</p><p>JANCO, N. Centrifugal Casting. Schaumburg: American Foundry Society, 1988.</p><p>BLASS, A. Processamento de polímeros. Universidade Federal de Santa Catarina.</p><p>2ª edição. Florianópolis. Ed da USC, 1988.</p><p>BRETAS, R. E. S., D’AVILA, M. A. Reologia de Polímeros Fundidos. 2. ed. – São Carlos:</p><p>Editora EdUFSCar, 2005.</p><p>CALLISTER, W.D.J.; RETHWISCH, D.G., Ciência e engenharia de materiais – Uma</p><p>introdução, Ed. LTC, 2013.</p><p>CANEVAROLO, S. V. Ciências dos Polímeros, 2. ed. – São Paulo: Editora Artiliber, 2006.</p><p>OLIVEIRA, A. L. L. Instrumentação – Elementos Finais de Controle. Senai.</p><p>Espírito Santo, 1999.</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.udgrdrba1mvn</p><p>_heading=h.fzvpbflv0z3m</p><p>_heading=h.8awxv8789wmv</p><p>_heading=h.ymg81k9uytpd</p><p>_heading=h.drq7imraqbbl</p><p>_heading=h.i9o77xlc1o3u</p><p>_heading=h.4kf74zukg2ir</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.n8xu856wxyh5</p><p>_heading=h.8jjt9054ibqv</p><p>_heading=h.d047aennrngu</p><p>_heading=h.qjei4n1z0gwd</p><p>_heading=h.ooss0y3cil27</p><p>_heading=h.6fwx0u1or9ef</p><p>_heading=h.ffl1pgvtm5m3</p><p>_heading=h.y8ah38i9jo3w</p><p>_heading=h.d6fmsalfys52</p><p>_heading=h.ihvxm07766ro</p><p>_heading=h.7ofrlmubuqgn</p><p>_heading=h.mvtnuh40u6w9</p><p>_heading=h.le9c9cvyvdox</p><p>_heading=h.2s0rep2wez34</p><p>_heading=h.12kdaei7xskp</p><p>_heading=h.ds0ua5x7mjri</p><p>_heading=h.98qz8pcszyd4</p><p>_heading=h.shtu1sr8582u</p><p>_heading=h.nh0mq3pkom7i</p><p>_heading=h.p6mjnhnld841</p><p>_heading=h.ueiyxoegchz1</p><p>_heading=h.agrolue1ahbs</p><p>_heading=h.172jujurlzik</p><p>_heading=h.irep5d4ql89j</p><p>_heading=h.5aygq1ul7ijy</p><p>_heading=h.cp23nqnqnc5n</p><p>_heading=h.jf6qne7ktokt</p><p>_heading=h.bqieppg9o14x</p><p>_heading=h.s5dngxtmeihq</p><p>_heading=h.g68iu43ncshn</p><p>_heading=h.l8hy23ovrlbp</p><p>_heading=h.ly3segbwlzft</p><p>_heading=h.1j93qbdifmuh</p><p>_heading=h.tbq6bb6plbge</p><p>_heading=h.6ubnw48u9grr</p><p>_heading=h.hmqlvx2wf0pn</p><p>_heading=h.mzir2sh3h54q</p><p>_heading=h.rxv23v4c69li</p><p>_heading=h.rxv23v4c69li</p><p>_heading=h.rxv23v4c69li</p><p>_heading=h.1s61oqv3xrv7</p><p>_heading=h.rxv23v4c69li</p><p>_heading=h.gbk51c4hmzbx</p><p>_heading=h.278w8t62elef</p><p>_heading=h.y60gahkoguse</p><p>_heading=h.yzrzwse32g76</p><p>_heading=h.ovgh4fw5xnlo</p><p>_heading=h.51jqb6hyvb3i</p><p>_heading=h.q5fesy5f12xw</p><p>_heading=h.fie067htd912</p><p>_heading=h.7hp5deav0zbb</p><p>_heading=h.17sdsrj7fjeb</p><p>_heading=h.gpk1cad3e7or</p><p>_heading=h.1jsm0igh81mj</p><p>_heading=h.nyxa0sly8ib2</p><p>_heading=h.yumkb7i4oxds</p><p>_heading=h.x1pc3y4twl1u</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.wx8rhg1a1ep6</p><p>_heading=h.di97iev6v2js</p><p>_heading=h.xyq5f9xqroz9</p><p>_heading=h.whlkqvwd6ssq</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.k7oj5dmicxhj</p><p>_heading=h.ajvy5efhl2no</p><p>_heading=h.vpf5c815ote9</p><p>_heading=h.qhvu199pfjmk</p><p>_heading=h.f0kf3jkcqv7m</p><p>_heading=h.6do2nv1p3qg0</p><p>_heading=h.jbdvdtgoys9</p><p>_heading=h.nkat5uo0xjae</p><p>_heading=h.raxvcja30qpm</p><p>_heading=h.q2ux1cwlq4y1</p><p>_heading=h.7u3t0yqfvisc</p><p>_heading=h.yncr3nn7xwyw</p><p>_heading=h.nn1lr3ksd7ia</p><p>_heading=h.i3dmxyooyhh6</p><p>_heading=h.eftii6h7521</p><p>_heading=h.gcsjv5wwj9bl</p><p>_heading=h.ad2frm5ulkt9</p><p>_heading=h.ws7gt0jss8sv</p><p>_heading=h.gbyf6qtovye3</p><p>_heading=h.f0h46ce0m83x</p><p>_heading=h.lxd1k3joab9h</p><p>_heading=h.1cx18dou8utb</p><p>_heading=h.snbi16ter6z0</p><p>_heading=h.8pmlzmob3s1l</p><p>_heading=h.yzq5dy4f81y7</p><p>_heading=h.yzzrvhq23b49</p><p>_heading=h.qutej89tccuc</p><p>_heading=h.kwi011z13cya</p><p>_heading=h.obgfuva3y708</p><p>_heading=h.3qa3vlccu6ss</p><p>_heading=h.16q2idwfrqcf</p><p>_heading=h.h0sz439n2uym</p><p>_heading=h.m20zwtrr0fx7</p><p>_heading=h.58sd3ldrkdon</p><p>_heading=h.pch2zfsliomp</p><p>_heading=h.6uhxwihfw888</p><p>_heading=h.tl47qqkywil1</p><p>_heading=h.2oy0aieescll</p><p>_heading=h.9ctcwyt1pfg3</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.yxkntxz91pms</p><p>_heading=h.tloiv1n4bzei</p><p>_heading=h.5aqbcog1e9ac</p><p>_heading=h.apysol6t3o1k</p><p>_heading=h.dtzw444ioxnx</p><p>_heading=h.phdl4qweggy1</p><p>_heading=h.tnz1bl2f9ieg</p><p>_heading=h.1fob9te</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.3qbe9draez0o</p><p>_heading=h.xp2s8nxjumhv</p><p>_heading=h.hxbf3g4gfydu</p><p>_heading=h.s4xlkbv8ofvg</p><p>_heading=h.iwmq1hhs6i21</p><p>_heading=h.ostq4fqv87dw</p><p>_heading=h.2vypbk7sv9fw</p><p>_heading=h.jbfoobt6pal</p><p>_heading=h.az4bsniufn39</p><p>_heading=h.ny5wp6qj8hmv</p><p>_heading=h.cjvnqfrmoyye</p><p>_heading=h.reyulb84mwip</p><p>_heading=h.s1wsieanysnh</p><p>_heading=h.dc1ezlzh39l0</p><p>_heading=h.i0zcfptv0qxk</p><p>_heading=h.5g9fbzupmy4e</p><p>_heading=h.ncf85lgc9y8h</p><p>_heading=h.3znysh7</p><p>_heading=h.glsfnsl2n2ji</p><p>_heading=h.mj2wfrqppswv</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.858x9xe8q8qw</p><p>_heading=h.jlx1mnvjtumk</p><p>_heading=h.6f1lyjmr8w3</p><p>_heading=h.35ka1s8x36b7</p><p>_heading=h.rqitz3qr3z4b</p><p>_heading=h.f3sx51975j9k</p><p>_heading=h.9yl1vs5rpuqp</p><p>_heading=h.88w9smctxv9a</p><p>_heading=h.j8golmudshh</p><p>_heading=h.23h6zy2z5nny</p><p>_heading=h.sf9vg8dfbktz</p><p>_heading=h.14rcgy6w79gz</p><p>_heading=h.v6c18pbxlfr0</p><p>_heading=h.bslyhinc0jm</p><p>_heading=h.86w85qke2dv0</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.om9sot4oah28</p><p>_heading=h.vekv40le3ry3</p><p>_heading=h.49hywyteinli</p><p>_heading=h.9sdj475l704z</p><p>_heading=h.d7wsncnoae7m</p><p>_heading=h.tocmj6g9ilvk</p><p>_heading=h.gsdvt6oo63y</p><p>_heading=h.l1j3639bw8nz</p><p>_heading=h.30vcgt8v8cr9</p><p>_heading=h.p834fbyr0krv</p><p>_heading=h.qwdfgrakqbqr</p><p>_heading=h.sl0k9pl1bhx9</p><p>_heading=h.nfhfglc953iu</p><p>_heading=h.4keiprg55ijc</p><p>_heading=h.k2gx32p6zt7i</p><p>_heading=h.sl0k9pl1bhx9</p><p>_heading=h.ksl4qef0h6v8</p><p>_heading=h.uxwi5e2shetm</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.cc1vcbtdjl5d</p><p>_heading=h.7yxe2h56yw4h</p><p>_heading=h.mnq9r8anv3fz</p><p>_heading=h.9jv3ghudpr50</p><p>_heading=h.r7tvqej2cf9c</p><p>_heading=h.e7vwfsvudo95</p><p>_heading=h.wy6e1z6krogv</p><p>_heading=h.f3z0s5ys6kox</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.4d34og8</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.34w93zns1ua8</p><p>_heading=h.jqdlrj5uepri</p><p>_heading=h.4zouv314psig</p><p>_heading=h.x47d74vbic7z</p><p>_heading=h.ldhbh0lwcnpt</p><p>_heading=h.d3yvvtgjar42</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.q31lpj89x0tw</p><p>_heading=h.rqn62q1p4qxy</p><p>_heading=h.yby9jc43blc3</p><p>_heading=h.cox304p7ofwm</p><p>_heading=h.awck6nhctc12</p><p>_heading=h.pjgd26us2jh8</p><p>_heading=h.tfp4v9qlq1uc</p><p>_heading=h.rcw8r23v0z07</p><p>_heading=h.vvvhcek2pexw</p><p>_heading=h.yfbp9rcl4yly</p><p>_heading=h.bkx7ik9m7n6x</p><p>_heading=h.7o6fo447xvfn</p><p>_heading=h.r2ez8wd2z425</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.pkqc84rv36os</p><p>_heading=h.ndvha19dhcja</p><p>_heading=h.q4e5t4nmp4gy</p><p>_heading=h.gyidxlgtj8es</p><p>_heading=h.f9xhaq1344ho</p><p>_heading=h.x3wk15orx5od</p><p>_heading=h.kmxh73tgv4qg</p><p>_heading=h.2ap4of9fl3dc</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.yjys6qpwweim</p><p>_heading=h.ggjzoxp6qdb9</p><p>_heading=h.jw7z6mz4932e</p><p>_heading=h.1pbuc1vmhoev</p><p>_heading=h.wpawueguu7mc</p><p>_heading=h.is8whwgez1cu</p><p>_heading=h.s10tmg21ygze</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.bfwdenaf5wid</p><p>_heading=h.nqo60hs7gc9y</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.w2fcami10a4m</p><p>_heading=h.6c6q124a8yy</p><p>_heading=h.6ac44qv9qwwk</p><p>_heading=h.2j5ebrfkeicw</p><p>_heading=h.4ynafh3o0x0u</p><p>_heading=h.9krwc4hvajv1</p><p>_heading=h.wh2do3h0bzw</p><p>_heading=h.hrady91mweh6</p><p>_heading=h.gxmkhuuzno7b</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.u46jgtyo44s</p><p>_heading=h.5a1cfact0gav</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.3b5ut18l6mlk</p><p>_heading=h.ys56m09dbb7k</p><p>_heading=h.nf8vlqp9eulh</p><p>_heading=h.nsebtw6pmw5y</p><p>_heading=h.1oceo63z8qjf</p><p>_heading=h.o5admte5w7s0</p><p>_heading=h.hbzp4lb1zb4r</p><p>_heading=h.bj7a3r4j6ja</p><p>_heading=h.6wdsbt2b7733</p><p>_heading=h.qsip13n2iwgp</p><p>_heading=h.vo97wywyzc5j</p><p>_heading=h.uevw4g90tl4o</p><p>_heading=h.5o6q7qfc5l63</p><p>_heading=h.17pzto1yy5ki</p><p>_heading=h.3z0wg89uy19b</p><p>_heading=h.o8yaosmdeg4p</p><p>_heading=h.1s6jatfd84ov</p><p>_heading=h.e6znx2nqac42</p><p>_heading=h.jlm93tmgch4o</p><p>_heading=h.qikko1ckhgcu</p><p>_heading=h.y44x25tjy6g0</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.hmy32aeilvle</p><p>_heading=h.ixhyrx8ikq3p</p><p>_heading=h.r84ffgf91qlu</p><p>_heading=h.e681gfrvp3y9</p><p>_heading=h.dugni1udewvu</p><p>_heading=h.33pjlpkjnqu5</p><p>_heading=h.sp4cbyim3czn</p><p>_heading=h.tajywle8mslr</p><p>_heading=h.6r1ffbf0b943</p><p>_heading=h.su5nk45zoxcr</p><p>_heading=h.mymidv5yvkvz</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.8v2ckgli4kcp</p><p>_heading=h.ehw84eji47us</p><p>_heading=h.jdvrikc48ucs</p><p>_heading=h.ak1iflho0c1r</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.fhy176233b94</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.vm9ri9gmgvvv</p><p>_heading=h.ekd7g07fjexg</p><p>_heading=h.g8p1xuteszm3</p><p>_heading=h.8b4r49p3ap9u</p><p>_heading=h.gluyz4r4e39t</p><p>_heading=h.haesikz4naak</p><p>_heading=h.vzq8rm9uutxx</p><p>_heading=h.z243kal71n5z</p><p>_heading=h.gqdfa0z1b000</p><p>_heading=h.k0speo2a1n1d</p><p>_heading=h.p2v2sj2yeeoo</p><p>_heading=h.9ng1ozu5jhuj</p><p>_heading=h.4d34og8</p><p>_heading=h.ie75gbs31al1</p><p>_heading=h.c9exafroprdd</p><p>_heading=h.pcj8tbn9irly</p><p>_heading=h.aisp6xdicgx3</p><p>_heading=h.8tdgp2uasfji</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.o1sgims3tb93</p><p>_heading=h.z6vo7v28u9lv</p><p>_heading=h.sip7gspmgomf</p><p>_heading=h.5igyux72z4vt</p><p>_heading=h.bisilxrw6cgd</p><p>_heading=h.j15cyaebv80s</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.xzfkwgsz4o75</p><p>_heading=h.ate6e7qj3jkt</p><p>_heading=h.ym2zvbyu47ok</p><p>_heading=h.99xp47539z1o</p><p>_heading=h.9ijalpz9pi18</p><p>_heading=h.rdmnfntnj29a</p><p>_heading=h.fyjtzntx64n2</p><p>_heading=h.8omar3i7fp09</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.ngj630si75bc</p><p>_heading=h.pg4amufpgrh6</p><p>_heading=h.e9ezobzhs7p9</p><p>_heading=h.hlzfl89i6u3f</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.ijf11n9hq7qy</p><p>_heading=h.mg0wrbhhw0la</p><p>_heading=h.tlvpdvmb5zwg</p><p>_heading=h.dw3uzqy1537r</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.4d34og8</p><p>_heading=h.iu8t1jgp0t8s</p><p>_heading=h.pajrdkkh6lk1</p><p>_heading=h.r2gy8hg6s78i</p><p>_heading=h.hi1umgkyw3f7</p><p>_heading=h.9q5xwlbfm1t5</p><p>_heading=h.owcw7k7g9hd1</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.4d34og8</p><p>_heading=h.uym5vhy9hvh4</p><p>_heading=h.imyo7svyvh2u</p><p>_heading=h.pge43qfh21rn</p><p>_heading=h.mrnf0rag1o3j</p><p>_heading=h.i8ue22pbvs05</p><p>_heading=h.8p3auddw0b2g</p><p>_heading=h.2hh7t49xjq9y</p><p>_heading=h.jp7ipbrdll6a</p><p>_heading=h.12hdk31mde48</p><p>_heading=h.o8v167bmoirm</p><p>_heading=h.gakrb3whdrgb</p><p>_heading=h.wctypagghqwi</p><p>_heading=h.r62p67urv4pf</p><p>_heading=h.6s9b3sdibc0k</p><p>_heading=h.34e4foywtx6f</p><p>_heading=h.podiunhn3pma</p><p>_heading=h.3r6rk5ey2z5s</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.ln4nyt4nhvdc</p><p>_heading=h.dcny8ibrz67</p><p>_heading=h.7bjnmsdw1y6n</p><p>_heading=h.zh4lqa2pf35b</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.uzkd1qdul8ni</p><p>_heading=h.2r1m2qlmtzs8</p><p>_heading=h.a0pkn25s1ai</p><p>_heading=h.6n4udnaldztg</p><p>_heading=h.jxj1hb6871s5</p><p>_heading=h.8nsa40r6u3b9</p><p>_heading=h.nknnc1qxfmu5</p><p>_heading=h.2tqvmv6pztei</p><p>_heading=h.6xwh4432dr1o</p><p>_heading=h.c9bhfpluxty</p><p>_heading=h.hkyk4pgeufkr</p><p>_heading=h.d8f1fbwooo7y</p><p>_heading=h.hw3pdybb8z7j</p><p>_heading=h.d8twcuorsrti</p><p>_heading=h.fvlcdcllzadp</p><p>_heading=h.nftdkdcrtnc5</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.bu6es0pbcq2f</p><p>_heading=h.cfl3889nmpl6</p><p>_heading=h.ha1yi6c42vce</p><p>_heading=h.4yn8gevdd7l</p><p>_heading=h.necgka2rovj</p><p>_heading=h.3dy6vkm</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.4ruf1jjm6xc4</p><p>_heading=h.xa0kzdri7w1m</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.q4vq99t1up33</p><p>_heading=h.79c9p4mkb77</p><p>_heading=h.h0s82p7xy9sf</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.631sffsstt10</p><p>_heading=h.5lobhfkazbtj</p><p>_heading=h.dot2fcrny2cl</p><p>_heading=h.yk3aa38nipbb</p><p>_heading=h.br6kexj67vi4</p><p>_heading=h.fugujafq3ahu</p><p>_heading=h.camrizsgjtae</p><p>_heading=h.yqo92tvn4n00</p><p>_heading=h.690ozxyqbcv5</p><p>_heading=h.82yr0qeii970</p><p>_heading=h.ijmwo0yv4vah</p><p>_heading=h.9s7yjj5dpqnu</p><p>_heading=h.blrpn8mugmlw</p><p>_heading=h.umprkwuxnfni</p><p>_heading=h.yzg1wslw0fwx</p><p>_heading=h.eaab44lsknmg</p><p>_heading=h.8qm2uj9xycmc</p><p>_heading=h.sqy1k6e74e9p</p><p>_heading=h.330rlwgkiak</p><p>_heading=h.hmfcfrdfrgl5</p><p>_heading=h.c34m0uveqedh</p><p>_heading=h.h5blmc97kq1k</p><p>_heading=h.x4sdio82f8bw</p><p>_heading=h.ivfsdr7do7tt</p><p>_heading=h.gwxivi9lco3t</p><p>_heading=h.1t3h5sf</p><p>_heading=h.dzx87f7ha46b</p><p>_heading=h.c2k28es6leyb</p><p>_heading=h.qxmw11kvr8hv</p><p>_heading=h.1xivggex9jmp</p><p>_heading=h.m54baonb4d0r</p><p>_heading=h.b7l9d8abltfp</p><p>_heading=h.oeubqiykly3</p><p>_heading=h.ykarv3w07e75</p><p>_heading=h.7lrez2neij0h</p><p>_heading=h.ang9edhr54cj</p><p>_heading=h.q9l2jt1tctqx</p><p>_heading=h.q5co5wjab3jc</p><p>_heading=h.cq3e174pyy4w</p><p>_heading=h.ub1hqfnrxo1e</p><p>_heading=h.legz0uxeisbr</p><p>_heading=h.xmusvieuxidh</p><p>_heading=h.n8m69y9n5lxj</p><p>_heading=h.mv5zwsuwf1fo</p><p>_heading=h.ycqjflphe0ec</p><p>_heading=h.x5d9u1f0wea8</p><p>_heading=h.184u83prxgvw</p><p>_heading=h.awxuv1yhxzjt</p><p>_heading=h.hc5q547vps20</p><p>_heading=h.n6kbicunys98</p><p>_heading=h.vhxoamy6wbup</p><p>_heading=h.ud4hm93h3l5y</p><p>_heading=h.v2yfncaltjp</p><p>_heading=h.kjujkcnifexz</p><p>_heading=h.tvo8821or2zg</p><p>_heading=h.he9dv26tvubu</p><p>_heading=h.ua7229iulhuj</p><p>_heading=h.6jutxnv1lp7n</p><p>_heading=h.3gudyehbngi2</p><p>_heading=h.g8grakagmcjv</p><p>_heading=h.4tk88rwex2pe</p><p>_heading=h.g48ovjb2gg2l</p><p>_heading=h.ojkj7vfc3c4g</p><p>_heading=h.ux81cw8jp905</p><p>_heading=h.ii4on5a4xmb7</p><p>_heading=h.f6swenxw4quc</p><p>_heading=h.pqobjjh7c3pa</p><p>_heading=h.p49nax1w13kr</p><p>_heading=h.m2ze0xd6jg6l</p><p>_heading=h.al4imvubd84d</p><p>_heading=h.etd4herw285c</p><p>_heading=h.rfpj94aaem7a</p><p>_heading=h.m7uiyw1n9brt</p><p>_heading=h.f6swenxw4quc</p><p>_heading=h.v323tr8iyrst</p><p>_heading=h.c1zu5ald7hip</p><p>_heading=h.h8y6jtbi6kn</p><p>_heading=h.n1p99vqrw4eu</p><p>_heading=h.pgrwq6atu215</p><p>_heading=h.1wnhw6m2rdo6</p><p>_heading=h.5b6j0is1jl72</p><p>_heading=h.rugpf57f5tsg</p><p>_heading=h.yr5149oiuity</p><p>_heading=h.gjdgxs</p><p>_heading=h.30j0zll</p><p>_heading=h.b2yq3b3tmsp7</p><p>_heading=h.1fob9te</p><p>_heading=h.1mq0k7w8t9d0</p><p>_heading=h.l7j2tofi8mx9</p><p>_heading=h.rebvs3bmdtsg</p><p>_heading=h.73cp3zymnliq</p><p>_heading=h.rhbwys9k5tqq</p><p>_heading=h.rhfvf2natyi1</p><p>_heading=h.syekst10romg</p><p>_heading=h.43je22jp197z</p><p>_heading=h.40yh16z7pxas</p><p>_heading=h.hvabi98zgwrv</p><p>_heading=h.r34yodlkrpdv</p><p>_heading=h.35nkun2</p><p>Introdução aos Processos de Produção/Fabricação Industriais</p><p>Processos de Produção/Fabricação Mecânica - Características Principais</p><p>Natureza dos Materiais de Produção e de Fabricação Mecânica</p><p>Propriedades Gerais dos Materiais</p><p>Usinagem</p><p>Conformação e Estampagem</p><p>Laminação</p><p>Soldagem</p><p>Forjamento</p><p>Fundição - Características Gerais</p><p>Fundição por Moldagem em Areia</p><p>Fundição de Precisão e Fundição por Molde Permanente</p><p>Fundição por Moldagem em Casca e por Centrifugação</p><p>Processos de Transformação de Materiais Plásticos - Injeção e Extrusão</p><p>Automação dos Processos de Produção e de Fabricação</p><p>equivalências e processos de usinagem</p><p>Fonte: Adaptado de ABNT NBR 8404/1984.</p><p>Percebemos que a família profissional de fabricação mecânica engloba diversos</p><p>setores com posições de trabalho muito amplas que vão desde design, programação e</p><p>fabricação e/ou usinagem de produtos metálicos para a obtenção de outros para uso</p><p>mecânico em indústrias de todos os tipos, até o fabricação de tanques (caldeiraria)</p><p>para armazenamento e transporte de grãos sólidos, líquidos ou gasosos, construções</p><p>metálicas e navais, a fundição de metais para obtenção de jóias e montadores em geral.</p><p>Todos estes processos devem ser realizados em conformidade com as normas de</p><p>segurança para evitar os riscos que possam ocorrer na execução do mesmo. Apesar</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 26</p><p>do perigo que pode ter, por exemplo, o manuseio de metais quente e/ou fundido</p><p>ou executando tarefas de soldagem, as mais perigosas são aquelas produzidas por</p><p>aprisionamento, projeção de partículas e por batida/choque de objetos.</p><p>2.3 Tolerâncias dimensionais</p><p>Segundo Novaski (2013), a tolerância dimensional estabelece uma margem de valor</p><p>permitida para as dimensões funcionais de uma peça e afeta, logicamente, apenas para</p><p>as dimensões desta. Todas as peças de tamanho uniforme e resultantes do mesmo</p><p>procedimento de fabricação, devem ser exatamente iguais em suas dimensões, mas, são</p><p>permitidas pequenas variações normais existentes dos processos de fabricação, desde</p><p>que as mesmas não impeçam o desempenho da peça. De modo geral a tolerâncias</p><p>está associada com desvios dentro dos quais a peça possa funcionar corretamente.</p><p>Deste modo, podem variar até uma certa dimensão sendo a diferença entre os</p><p>limites superior e inferior de especificação.</p><p>De modo geral, as principais causas de as variações são:</p><p>• O aquecimento das máquinas e/ou peças fabricadas.</p><p>• Desgaste da ferramenta.</p><p>• Vibrações na máquina-ferramenta.</p><p>• Falta de homogeneidade da matéria-prima.</p><p>• Distorções de peças durante a fabricação.</p><p>Os afastamentos são desvios aceitáveis das dimensões nominais, para mais ou</p><p>menos, que permitem a execução da peça sem prejuízo para seu funcionamento</p><p>e intercambiabilidade, sendo que a peça deve ser produzida dentro dos limites da</p><p>dimensão máxima e da dimensão mínima.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 27</p><p>CAPÍTULO 3</p><p>NATUREZA DOS MATERIAIS</p><p>DE PRODUÇÃO E DE</p><p>FABRICAÇÃO MECÂNICA</p><p>O estudo e a compreensão das propriedades dos materiais estão associados com</p><p>sua estrutura interna, como os átomos com compõem o material estão ligados entre</p><p>si, como ocorre o ordenamento estrutural destes átomos e a interação entre algumas</p><p>das principais partículas subatômicas; isto é, os elétrons e sua interação com o núcleo</p><p>atômico. A partir desses aspectos, é possível compreender algumas das respostas</p><p>dos diferentes materiais aos estímulos externos aos quais são submetidos quando</p><p>aplicados em serviço e mesmo entender, por exemplo, por que determinado tipo de</p><p>material apresenta determinada propriedade geral ou aparência.</p><p>3.1 Estrutura interna dos materiais</p><p>Cientificamente, já está consolidado através dos estudos realizados principalmente</p><p>nos últimos 120 anos que todos os elementos químicos que compõem os materiais</p><p>são formados por uma partícula chamada átomo e que o átomo é formado por várias</p><p>partículas elementares, sendo as 3 principais, os prótons, os nêutrons e os elétrons.</p><p>A presença dessas partículas e sua interação determinam o comportamento</p><p>químico de diferentes materiais. Na figura a seguir, observa-se a estrutura atômica</p><p>em um modelo planetário de um átomo de sódio, com a localização de suas partículas</p><p>subatômicas.</p><p>Prótons e nêutrons estão localizados no núcleo do átomo, sendo este núcleo bem</p><p>pequeno quando comparado ao volume das órbitas ou orbitais dos elétrons. Os elétrons</p><p>estão localizados nos orbitais do átomo, eles são atraídos pelos prótons do núcleo</p><p>através da força eletrostática que existe entre as partículas com carga elétrica oposta.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 28</p><p>Figura 1: Estrutura atômica do elemento sódio (Na)</p><p>Fonte: Adaptado de Callister (2016, p. 19)</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O uso dos modelos atômicos são, na prática, tentativas realizadas por cientistas</p><p>com objetivo de compreender de forma mais clara as estruturas íntimas da matéria.</p><p>Existem vários modelos existentes, tais como o modelo de Dalton, de Thomson, de</p><p>Rutherford e o modelo de Rutherford-Bohr. Existem ainda muitas questões que não</p><p>estão resolvidas quando tratamos de atomística, ou seja, do estudo do átomo e de</p><p>suas partículas fundamentais.</p><p>Uma ligação química ocorre pela forte ligação entre vários átomos ou íons, por</p><p>meios de forças interatômicas que os ligam. Dentro do contexto das ligações, podemos</p><p>compreender muitas propriedades físicas dos materiais, uma vez que a natureza da</p><p>ligação, a força e o comprimento das mesmas determinam seu comportamento quando</p><p>submetidos a diferentes condições de trabalho, por exemplo, temperaturas de fusão</p><p>e propriedades coesivas de materiais dependem da magnitude da energia da ligação</p><p>química. Existem dois tipos de ligações, as primárias e as secundárias.</p><p>As ligações primárias estão relacionadas à ligação química dos átomos com a</p><p>formação de compostos iónicos ou moléculas. As ligações secundárias estão associadas</p><p>geralmente com a atração entre as moléculas sendo forças intermoleculares.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 29</p><p>Para os materiais sólidos existem três tipos de ligações primárias: ligações iônicas,</p><p>covalentes e metálicas. A formação destas ligações implica a relação entre os elétrons</p><p>de valência, portanto, a formação de cada tipo de ligação depende da estrutura eletrônica</p><p>dos átomos constituintes e sua tendência de adquirir a configuração eletrônica mais</p><p>estável; isto é, o do gás nobre mais próximo e para cumprir a lei do octeto. Esta lei</p><p>afirma que os átomos tendem a ganhar, perder ou compartilhar elétrons até que sejam</p><p>cercados por oito elétrons de valência na última camada ou órbita.</p><p>As ligações iônicas se dão pela união de íons com cargas opostas por meio de</p><p>forças eletrostáticas. Neste vínculo, os átomos a fim de cumprir a lei do octeto e</p><p>para alcançar sua configuração mais estável, transferem elétrons de um átomo para</p><p>outro formando um ânion (íon com carga negativa, elétrons ganhos) e um cátion (íon</p><p>de carga positiva, elétrons perdidos), que mais tarde por forças de atração formam</p><p>a ligação iônica. Um exemplo disso é a formação do cloreto de sódio NaCl. O sódio</p><p>é um metal com Z = 11 e 1 elétron de valência, por sua vez, o cloro é um não metal</p><p>com Z = 17 e 7 elétrons de valência. Para que esses átomos atinjam sua configuração</p><p>eletrônica mais estável e cumpram a lei do octeto, é necessário que o Na ceda um</p><p>elétron e o cloro receba um elétron, formando assim o cátion sódio Na+ e o ânion</p><p>cloro Cl-. Ao aderir vários ânions e cátions, a estrutura cristalina do cloreto de sódio</p><p>é formada, conforme modelo estrutural mostrado na figura 2, a seguir.</p><p>Figura 2: Formação da ligação iônica do Cloreto de Sódio (NaCl)</p><p>Fonte: Adaptado de Chang & College (2011, p. 332)</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 30</p><p>Esses íons, tendo cargas opostas, são atraídos por meio da força de atração de</p><p>Coulomb. A magnitude desta força depende principalmente da distância de separação</p><p>entre os íons e da valência dos átomos que estão envolvidos na ligação.</p><p>Dentro das ligações iônicas, os íons, ao ter cargas opostas, são atraídos por meio</p><p>da força de atração de Coulomb. Conforme vimos, a magnitude desta força depende</p><p>principalmente da distância de separação entre os íons e da valência dos átomos que</p><p>estão envolvidos na ligação. Além da força de atração, nas ligações iônicas existe, ao</p><p>mesmo tempo,</p><p>uma força repulsiva devido aos campos elétricos de carga negativa</p><p>que é formada pelas nuvens de elétrons de cada íon. Neste caso, a força líquida da</p><p>ligação é dada pela soma da força de atração com a de repulsão. A partir do resultado</p><p>da energia líquida do vínculo se define o comprimento da ligação química que é um</p><p>parâmetro importante para determinar as propriedades do composto.</p><p>As ligações iônicas são consideradas não direcionais, portanto, entre os átomos</p><p>não há orientação no espaço em relação ao outro. Para que uma ligação iônica seja</p><p>estável, é necessário que todos os íons positivos tenham um vizinho mais próximo</p><p>que sejam íons negativos e vice-versa, formando assim uma estrutura tridimensional.</p><p>A formação de substâncias iônicas é geralmente dada pela interação entre metais na</p><p>extrema esquerda da tabela periódica e não metais na extrema direita. As energias de</p><p>ligação geralmente são altas, girando em torno de 600 a 1800 KJ/mol. Considerando</p><p>que este tipo estrutura é o que forma os compostos iônicos, os materiais formados</p><p>por este tipo de ligação possuem geralmente altas temperaturas de fusão, alta dureza,</p><p>alta fragilidade e são isolantes térmicos e elétricos.</p><p>Já as ligações covalentes ocorrem como resultado do compartilhamento de</p><p>elétrons entre dois átomos, a fim de atingir sua configuração eletrônica mais estável.</p><p>Nesta ligação química, cada átomo deve contribuir com pelo menos um elétron,</p><p>portanto, considerando que os elétrons compartilhados são dos dois átomos. Devido</p><p>à afinidade eletrônica, essas ligações ocorrem entre elementos não metálicos com</p><p>eletronegatividades próximas. Como pode ser visto na Figura a seguir, as ligações</p><p>covalentes ou de compartilhamento de elétrons podem ser simples, duplas ou triplas,</p><p>dependendo do número de elétrons envolvidos na formação da ligação. No caso da</p><p>molécula de água H2O, por exemplo, o átomo de oxigênio, com 6 elétrons de valência,</p><p>compartilha dois de seus elétrons com dois átomos de hidrogênio, cada um com um</p><p>elétron de valência. Nesta molécula, duas ligações covalentes simples são formadas,</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 31</p><p>onde 2 é são compartilhados. No caso da molécula diatômica de oxigênio O2, cada</p><p>átomo de oxigênio compartilha 2 de seus elétrons de valência formando uma ligação</p><p>dupla, intervindo então na formação da ligação o total de 4 elétrons. Por último, o</p><p>nitrogênio diatômico, N2, é formado quando cada átomo de hidrogênio compartilha</p><p>3 elétrons de sua valência de 5 elétrons, formando assim uma ligação tripla. Nesta</p><p>ligação tripla 6 elétrons estão participando e são compartilhados. A formação da ligação</p><p>tripla faz com que os átomos cumpram a lei do octeto, portanto, eles são estáveis.</p><p>Figura 3: Ligações covalentes simples, duplas e triplas</p><p>Fonte: Adaptado de Chang & College (2011, p. 334)</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O número de ligações covalentes que um átomo pode formar depende do número</p><p>elétrons de valência, então para N elétrons de valência, o átomo realiza ligações</p><p>covalentes com N-8 átomos. Neste tipo de ligação, a energia de vínculo (ou a</p><p>energia necessária para quebrar o vínculo) aumenta conforme você considera</p><p>ligações de simples para triplas e o comprimento da ligação aumenta da ligação</p><p>tripla para a simples. A ligação covalente é altamente direcional, o que significa que</p><p>só existe entre átomos específicos, e só ocorre na direção que existem elétrons</p><p>compartilhados.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 32</p><p>Quando tratamos das ligações covalentes, os materiais que apresentam este tipo</p><p>de ligação possuem propriedades variadas. Sendo ligações classificadas como fortes,</p><p>elas podem para formar materiais duros e com altos pontos de fusão, tais como o</p><p>diamante, e também ligações consideradas fracas e que podem levar a materiais</p><p>que apresentam baixos pontos de fusão e materiais que apresentam excelentes</p><p>propriedades de flexibilidade, como é o caso de alguns materiais poliméricos.</p><p>Finalmente, na ligação metálica existe uma distribuição compartilhada dos elétrons</p><p>de forma não direcional. Neste caso, os elétrons de valência são elétrons deslocalizados</p><p>na estrutura, o que significa que existe uma grande probabilidade similar de que os</p><p>elétrons estejam associados a um ou outro átomo de um grande número de átomos</p><p>adjacentes.</p><p>Figura 4: Representação da ligação metálica para o Cobre (Cu)</p><p>Fonte: Adaptado de Callister (2016, p. 30)</p><p>Em metais típicos, esta deslocalização está associada e ocorre em todo o volume</p><p>do material, o que dá origem a um fenômeno conhecido como mar ou nuvens de</p><p>elétrons. A mobilidade dos elétrons de valência leva à formação de íons carregados</p><p>positivamente, onde os elétrons atuam como elementos de ligação.</p><p>Em se tratando das ligações metálicas que formam os metais, quando os cátions</p><p>metálicos se agrupam, eles tendem a fazê-lo de forma ordenada, formando uma</p><p>rede cercada pela nuvem de elétrons. Esses cátions metálicos levam a uma posição</p><p>fixa dentro do material, formando estruturas cristalinas e que dão aos materiais a</p><p>característica de serem sólidos à temperatura ambiente, à exceção do mercúrio.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 33</p><p>Dadas as características deste tipo de ligação, os elétrons têm uma mobilidade</p><p>livre em todo o material, levando a metais a apresentar alta condutividade térmica e</p><p>elétrica. Além disso, a forte rede formada por esses cátions metálicos torna os metais</p><p>insolúveis em água, duros, resistentes, maleáveis e dúcteis pois, quando submetida a</p><p>um estresse, a rede catiônica pode se deformar, porém, mesmo quando deformados,</p><p>a nuvem de elétrons faz com que os átomos se mantenham juntos na rede.</p><p>ISTO ACONTECE NA PRÁTICA</p><p>A estrutura dos materiais é a maneira pela qual seus componentes são ligados,</p><p>ordenados e manifestados em diferentes escalas de observação. Componentes são</p><p>entendidos como átomos, moléculas, íons, cadeias, planos, cristais, grãos cristalinos,</p><p>entre outros conjuntos de partículas. E por sua vez, quando se trata de escalas de</p><p>observação, nos referimos a nano, micro e macroestruturas. Você já imaginou que os</p><p>átomos são tão pequenos que são muito menores que o comprimento de onda de</p><p>luz visível e que na prática nunca poderão ser observados visualmente?</p><p>Fonte: Elaborado pelo autor.</p><p>Dependendo do tipo de ligação química presente nas estruturas dos materiais,</p><p>ocorrerão diferentes propriedades mecânicas, químicas, ópticas, térmicas, elétricas</p><p>ou quânticas. Se a ligação for iônica, o material será iônico, se a ligação for covalente</p><p>o material será covalente. Enquanto isso, se a ligação for metálica, o material será</p><p>metálico. A mistura destes materiais básicos forma outros materiais com propriedades</p><p>interessantes e que serão estudados posteriormente.</p><p>3.2 Tipos de materiais</p><p>Quando vamos pensar, em termos de design, no projeto de concepção e na posterior</p><p>fabricação de um determinado produto, devemos levar em consideração como um dos</p><p>fatores técnicos prioritários o processo de seleção dos materiais que irão constituir este</p><p>produto. Nesse sentido, os materiais que serão utilizados deverão ser avaliados sob dois</p><p>aspectos principais: suas características em termos de propriedades gerais e o seu custo.</p><p>Em termos de classificação dos materiais para aplicação nas mais variadas</p><p>áreas de conhecimento, a figura 5, a seguir, apresenta uma classificação genérica</p><p>dos materiais mais comumente utilizados. Cada um deles tem a sua importância e</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 34</p><p>aplicação tecnicamente definida em função das suas características e propriedades</p><p>gerais e específicas.</p><p>Figura 5: Classificação geral dos materiais</p><p>Fonte: Próprio autor</p><p>As classes de materiais citadas no diagrama são bem gerais e genéricas. Para uma</p><p>compreensão mais aprofundada, vamos especificá-las por grupo e emprego</p><p>a que se</p><p>destinam, já que todos os materiais apresentam características próprias que devemos</p><p>conhecer para podermos empregá-los de forma mais adequada e apropriada. Para</p><p>fins de direcionamento didático, objetivando uma melhor compreensão dos tipos de</p><p>materiais usados dentro da área de design, vamos classificá-los em materiais metálicos,</p><p>poliméricos, cerâmicos, compósitos e materiais avançados.</p><p>3.2.1 Materiais metálicos</p><p>Os materiais metálicos são substâncias inorgânicas compostas de um ou mais</p><p>elementos metálicos unidos por meio de ligações metálicas. A natureza desse tipo</p><p>de ligação faz com que os metais tenham um grande número de elétrons livres ou</p><p>deslocalizados, dotando o material de propriedades únicas.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 35</p><p>Uma das principais propriedades de todos os metais é a alta capacidade de</p><p>condutividade de calor e eletricidade, além de uma estrutura cristalina interna que os</p><p>torna opacos à luz visível, resistentes e, ao mesmo tempo, deformáveis. Adicionalmente,</p><p>uma característica típica dos materiais metálicos é possuir boa capacidade de</p><p>conformação, ductilidade e brilho.</p><p>Figura 6: Ferramentas produzidas com partes metálicas</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/instrumentos-de-carpinteiro-na-mesa-de-madeira_4892698.htm#query=materiais%20</p><p>met%C3%A1licos&position=2&from_view=search</p><p>Em termos de aplicação em engenharia e design de produtos, os materiais metálicos</p><p>têm sido considerados fundamentais a nível estrutural. Entendê-los é importante para</p><p>a sua aplicação.</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O uso do ferro nas mais variadas aplicações começou há mais de 400 anos na</p><p>Inglaterra. No entanto, com o avanço dos processos de fabricação e da melhoria</p><p>significativa das propriedades, o aço, que é uma liga de ferro e carbono, tem</p><p>predominado em termos de. Atualmente, existem mais de três mil tipos diferentes</p><p>de aço, os quais podem ser utilizados nos mais variados elementos técnicos e nas</p><p>mais variadas áreas tecnológicas. Você considera o aço um bom material para ser</p><p>utilizado com material de concepção na área de Design?</p><p>Fonte: Elaborado pelo autor</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 36</p><p>Metais e ligas são geralmente divididos em dois tipos: metais ferrosos e metais</p><p>não ferrosos. No primeiro grupo, o principal componente é o ferro, material de maior</p><p>interesse na construção, pois, ligado ao carbono e a outros elementos de liga, gera o</p><p>conhecido aço de construção civil. Esse tipo de metal é muito utilizado, pois a crosta</p><p>da terra é rica em minerais de ferro, os quais são reduzidos no processo siderúrgico</p><p>para a obtenção do ferro.</p><p>Além disso, os metais ferrosos são fabricados por técnicas relativamente baratas,</p><p>como refino, liga e conformação. Finalmente, devido a sua grande variedade de ligas,</p><p>são versáteis e podem ser adaptados a múltiplos sistemas físicos e mecânicos. A</p><p>principal desvantagem desse tipo de material é sua suscetibilidade à corrosão.</p><p>Por sua vez, os chamados metais não ferrosos contêm quantidades relativamente</p><p>pequenas de ferro e são usados em aplicações nas quais os materiais não ferrosos</p><p>apresentam vantagens em relação aos materiais ferrosos: baixa densidade, alta</p><p>condutividade térmica/elétrica e menor suscetibilidade à corrosão.</p><p>A classificação desse tipo de metal é baseada no seu componente interno majoritário.</p><p>As ligas mais usadas são as de cobre, alumínio, magnésio e titânio. No caso da</p><p>construção civil, um dos metais não ferrosos mais utilizados é o alumínio, por ter</p><p>baixa densidade, alta condutividade elétrica e boa resistência térmica e à corrosão. A</p><p>principal desvantagem desse material é sua baixa temperatura de fusão, o que limita</p><p>seu campo de aplicação.</p><p>3.2.2 Materiais cerâmicos</p><p>Os materiais cerâmicos são substâncias inorgânicas formadas pela união de um</p><p>elemento metálico e um não metálico, por meio de ligações iônicas e, em alguns</p><p>casos específicos, por ligações covalentes. Devido à natureza dessas ligações e ao seu</p><p>tipo interno de estrutura, os materiais cerâmicos apresentam pontos altos de fusão,</p><p>são duros e frágeis, possuem boa resistência ao calor e ao desgaste e propriedades</p><p>isolantes (térmicas e elétricas).</p><p>Essa última característica faz com que as aplicações dos materiais cerâmicos sejam</p><p>extensas tanto no revestimento de fornos para fusão térmica de metais quanto na</p><p>utilização em partes de equipamentos elétricos que exigem isolamento. Geralmente,</p><p>as propriedades desses materiais são obtidas por meio de um tratamento térmico</p><p>ou de um recozimento, como, por exemplo, o que temos na fabricação de tijolos,</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 37</p><p>cimento, cerâmicas tradicionais usadas como revestimento na construção civil, louças</p><p>de cozinha, entre outros.</p><p>Figura 7: Revestimentos cerâmicos utilizados na construção civil</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-premium/o-comprador-escolhe-gres-porcelanico-e-ladrilhos-ceramicos-para-renovacao-numa-loja-de-ferragens_29933467.</p><p>htm#query=materiais%20cer%C3%A2micos&position=35&from_view=search</p><p>Segundo Shakelford (2008), a estrutura dos materiais cerâmicos pode ser cristalina</p><p>ou amorfa, e eles podem ser sólidos, densos, pós finos, filmes, fibras, etc. Quanto à sua</p><p>classificação, ainda não existe uma unificação completa, porém diferentes bibliografias</p><p>relatam três tipos: cerâmica cristalina, vidro e vitrocerâmica. As cerâmicas cristalinas</p><p>incluem silicatos e compostos tradicionais oxídicos e não oxídicos. Esse tipo de cerâmica</p><p>é principalmente baseado no SiO2, encontrado em cerâmicas tradicionais e avançadas,</p><p>tais como cerâmica branca, argila, refratários, porcelana elétrica e cimento Portland.</p><p>Tais como as cerâmicas cristalinas, os vidros também podem ser originados de</p><p>óxidos e silicatos. Dentro dos vidros de silicato, encontra-se a sílica vítrea, que pode</p><p>suportar temperaturas de serviço acima de 1.000 °C, razão pela qual são normalmente</p><p>usados em cadinhos. Vidros de borosilicato são usados na fabricação de recipientes de</p><p>laboratórios. Além disso, existem os esmaltes cerâmicos usados para impermeabilização</p><p>de revestimentos de outros materiais.</p><p>As cerâmicas de óxidos incluem materiais como a magnesita (MgO), refratário</p><p>utilizado na produção de aço, óxidos de alumínio, zircônia, entre outros. Por outro</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 38</p><p>lado, os vidros são sólidos amorfos cuja estrutura é alcançada por meio de diferentes</p><p>técnicas de produção, resultando em uma variedade de propriedades ópticas.</p><p>Finalmente, as vitrocerâmicas combinam as propriedades das cerâmicas cristalinas e</p><p>das amorfas, alcançando propriedades de grande interesse comercial, como resistência</p><p>ao impacto e ao choque mecânico e térmico.</p><p>3.2.3 Materiais poliméricos</p><p>Os materiais poliméricos, comumente chamados de materiais plásticos, são formados</p><p>pela união química entre muitas unidades de repetição conhecidas como monômeros.</p><p>À medida que aumenta o número de monômeros ligados à estrutura do polímero,</p><p>são atingidos pesos moleculares elevados. O peso molecular é uma propriedade que</p><p>define e impacta na sua resistência mecânica, elasticidade, temperaturas de transição</p><p>vítrea e temperaturas de fusão.</p><p>Essa união química ocorre por intermédio de uma ligação covalente (compartilhamento</p><p>de elétrons) entre elementos não metálicos, sendo essa ligação direcional, podendo</p><p>gerar estruturas diferentes em materiais poliméricos. Em razão dessa característica,</p><p>a diversidade desse tipo de material é muito ampla e continua crescendo com o</p><p>desenvolvimento da ciência e da engenharia.</p><p>Figura 8: Revestimentos cerâmicos utilizados na construção civil</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/copos-de-plastico-multicoloridos-isolados-no-fundo-branco_21145376.</p><p>htm#query=pol%C3%ADmeros&position=49&from_view=search</p><p>Em geral, podemos dizer</p><p>que os polímeros têm baixa densidade devido à presença</p><p>de pequenos átomos e a longas distâncias entre eles, por isso são úteis em certas</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 39</p><p>aplicações que requerem baixa densidade nas estruturas. Além disso, em virtude da</p><p>ausência de elétrons livres no tipo de ligação química existente, esses materiais têm</p><p>baixa condutividade elétrica e térmica, tornando-se materiais usados como isolantes</p><p>de calor e eletricidade.</p><p>Ao contrário de materiais metálicos e cerâmicos, os materiais poliméricos têm alta</p><p>suscetibilidade ao calor, portanto suas aplicações são limitadas a certas temperaturas</p><p>de trabalho devido a seus baixos pontos de fusão. No que diz respeito à resistência</p><p>mecânica, nas estruturas, os polímeros são utilizados para absorver e isolar impactos</p><p>e vibrações. Em razão da natureza interna dos polímeros, eles podem ser estressados</p><p>durante longos períodos de tempo sem apresentar deformações.</p><p>3.2.4 Materiais avançados</p><p>Os chamados materiais avançados são materiais que estão sendo desenvolvidos</p><p>dentro do espectro de tipologias de materiais que podem ser classificados em: materiais</p><p>metálicos, polímeros de alto desempenho, materiais cerâmicos avançados, materiais</p><p>compósitos e biomateriais. Esses materiais mostram características mecânicas</p><p>superiores de resistência, dureza, tenacidade e durabilidade em relação aos materiais</p><p>convencionais.</p><p>As tecnologias avançadas de produção destes materiais visam desenvolver produtos</p><p>mais baratos, com melhores desempenhos, mais duradouros e com maior valor</p><p>agregado.</p><p>Entre os objetivos e características obtidas com estes novos materiais avançados</p><p>temos:</p><p>• Propriedades mecânicas superiores, incluindo dureza, resistência à fadiga e</p><p>resistência ao desgaste.</p><p>• Materiais leves e sustentáveis para uso automotivo e aeroespacial</p><p>• Materiais com novas funcionalidades e com melhor desempenho em toda a</p><p>sua vida útil.</p><p>• Tratamentos de superfície específicos (químico e mecânico) para aumentar o</p><p>desempenho dos produtos e maximizar sua durabilidade.</p><p>• Projeto e design de microestruturas complexas objetivando maximizar os</p><p>benefícios dos componentes industriais.</p><p>• Materiais para trabalhar em ambientes extremos (altas e baixas temperaturas).</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 40</p><p>• Tratamentos de superfície específicos (químico e mecânico) para aumentar o</p><p>desempenho dos produtos e maximizar sua durabilidade.</p><p>• Uso de revestimentos duráveis para obter as propriedades de superfície exigidas</p><p>sem alterar as características do material de base original.</p><p>Como exemplo de materiais avançados e que forma desenvolvidos nos últimos</p><p>anos podemos citar:</p><p>• Aços de baixa liga, mais baratos, de maior resistência e capacidade de deformação</p><p>objetivando aumentar a segurança dos veículos e dos transportes em geral.</p><p>• Ligas leves e materiais compostos para os setores automotivo e aeronáutico.</p><p>• Ligas e revestimentos resistentes a altas temperaturas, para ação em ambientes</p><p>agressivos e com uma maior tolerância a danos e desgastes.</p><p>• Novos aços ferroviários com maiores benefícios, que garantem maior durabilidade</p><p>mesmo com a ação de cargas de trabalho cada vez maiores.</p><p>• Cerâmicas resistentes capazes de resistir com confiabilidade com a ação de</p><p>grandes cargas mecânicas e térmicas.</p><p>• Novos revestimentos resistentes à corrosão e ao desgaste.</p><p>Concluindo, os materiais avançados são cruciais para o desenvolvimento de muitos</p><p>setores industriais (automotivo, aeroespacial, energia, etc.), sendo que contribuem</p><p>fortemente para o desenvolvimento tecnológicos nas mais variadas áreas do</p><p>conhecimento já que os desenvolvimentos de novos materiais avançados fazem uso</p><p>de nanotecnologia (nanomateriais) e requerem o uso de fabricação avançada.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 41</p><p>CAPÍTULO 4</p><p>PROPRIEDADES GERAIS</p><p>DOS MATERIAIS</p><p>A compreensão das propriedades gerais dos materiais e do seu comportamento sob</p><p>a ação de estímulos externos é fundamental para os diferentes ramos de conhecimento</p><p>científico e tecnológico, entre eles a engenharia e os processos de produção. Os</p><p>diferentes tipos de materiais são classificados e implementados nas mais variadas</p><p>indústrias e em uma infinidade de aplicações técnicas de acordo com suas propriedades</p><p>físicas, químicas, mecânicas, térmicas, elétricas, acústicas e ópticas.</p><p>A partir desse contexto inicial, neste capítulo, vamos compreender que as propriedades</p><p>citadas são estabelecidas por ensaios ou testes em laboratório, efetuados respondendo</p><p>às especificações técnicas e às normativas regulamentares correspondentes. Para os</p><p>diferentes testes e avaliações de propriedades, existem condições iniciais que devem</p><p>ser atendidas, uma vez que a resposta ao estímulo depende do tipo de material, da</p><p>magnitude e do tipo carga e da geometria e tipo da amostra ou corpo de ensaio utilizado.</p><p>4.1 Propriedades mecânicas dos materiais</p><p>As propriedades mecânicas, entre todas as propriedades dos materiais, são</p><p>frequentemente as mais importantes, porque virtualmente todas as condições de</p><p>serviço e a maioria das aplicações finais envolvem algum grau de tensão mecânica.</p><p>A seleção do tipo certo de material para uma determinada aplicação geralmente se</p><p>baseia na seleção de propriedades mecânicas, como resistência ao impacto, rigidez e</p><p>resistência à tração. Os valores das propriedades mecânicas dos materiais são gerados</p><p>a partir de ensaios realizados em laboratório em condições padronizadas, enquanto</p><p>nas aplicações práticas os materiais não estão sujeitos a uma deformação simples</p><p>e contínua, além de estarem sujeitos a fatores como condições ambientais adversas.</p><p>Em termos de propriedades mecânicas, os materiais sofrem tensões em um estado</p><p>tri-axial de tensões durante o seu processamento e também durante a sua utilização.</p><p>O profissional de design e de projeto de produto deve levar em consideração estas</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 42</p><p>características mecânicas durante o projeto para garantir que o produto vai suportar</p><p>as tensões que lhe são impostas durante processamento e utilização do produto, para</p><p>garantir de forma efetiva uma boa performance técnica do produto. Convém destacar</p><p>que as propriedades mecânicas assim como todas as outras propriedades dos materiais</p><p>estão associadas com a sua estrutura interna, com a forma como os átomos interagem</p><p>entre si na estrutura do material e também dependem do ordenamento atômico</p><p>estrutural destes. A partir desses aspectos, é possível compreender algumas das</p><p>respostas dos diferentes materiais aos estímulos externos aos quais são submetidos</p><p>quando aplicados em serviço e mesmo entender, por exemplo, por que determinado tipo</p><p>de material apresenta determinada propriedade geral, determinada textura, determinada</p><p>aparência ou determinada coloração.</p><p>Figura 1 – Aço submetido à soldagem e às suas tensões térmicas</p><p>Fonte: https://br.freepik.com/fotos-gratis/soldador-profissional-soldando-pecas-de-construcao-de-metal-em-oficina-industrial_11133850.htm.</p><p>4.1.1 Resistência mecânica</p><p>O ensaio mais comum para medir as propriedades mecânicas dos materiais, entre</p><p>elas a resistência mecânica, é o ensaio de tração. Esse ensaio fornece informações</p><p>sobre algumas propriedades fundamentais dos materiais para projetos de engenharia e</p><p>é aplicado principalmente em materiais dúcteis, como materiais metálicos e poliméricos.</p><p>Geralmente, as amostras são tracionadas até a ruptura durante a aplicação de uma</p><p>carga uniaxial (por meio do eixo da amostra) à tensão, que vai aumentando gradualmente</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 43</p><p>até a ruptura. Esses espécimes devem atender aos requisitos estabelecidos pelos</p><p>padrões internacionais. O padrão de corpo de prova conforme norma ASTM E8/E8M:16</p><p>é o que rege o teste de tração e recomenda o uso de espécimes cilíndricos conforme</p><p>mostrado na figura 2, a seguir, muito embora amostras ou corpos de ensaio com</p><p>seção transversal retangular também possam ser utilizados.</p><p>Figura 2 – Corpos de ensaio de tração – cilíndrico e seção retangular conforme norma ASTM E8/E8M:16</p><p>Fonte: Adaptado de ASTM E8/E8M:16 (2016, p. 4)</p><p>Os corpos de prova são posicionados nos mordentes de fixação da máquina de</p><p>tração, que estão localizados nas cabeças da máquina de ensaios universal. A parte</p><p>inferior da cabeça se move para baixo a uma velocidade constante até que a amostra</p><p>se rompa. Simultaneamente, em uma tela, é mostrado o gráfico tensão-deformação</p><p>em tempo real da amostra rompida.</p><p>O objetivo da realização desse teste é estabelecer se o material é dúctil ou frágil. Os</p><p>materiais dúcteis têm a capacidade de deformar-se plasticamente de forma sustentada</p><p>sem romper, isto é, a relação entre o alongamento longitudinal e a conicidade transversal</p><p>é muito alta. Em contraste, os materiais frágeis não apresentam deformação antes</p><p>da falha. Se esse material é deformado e retorna às suas dimensões iniciais quando</p><p>paramos de aplicar a força, o material sofre deformação elástica. Por outro lado, se</p><p>o material sofre uma deformação permanente na qual não recupera suas dimensões</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 44</p><p>originais, sofreu deformação plástica. A figura 3, a seguir, nos mostra partes de</p><p>uma máquina universal de ensaios e que pode realizar o ensaio de tração, onde são</p><p>destacadas a sua cabeça fixa e a sua cabeça móvel.</p><p>Figura 3 – Máquina universal de ensaios</p><p>Fonte: Próprio autor</p><p>Quando tratamos do ensaio de compressão, ele mede a deformação e a tensão</p><p>compressiva normal que pode suportar um material sob uma carga compressiva</p><p>ou de esmagamento. É caracterizado pelo fato de que o corpo de prova sofre uma</p><p>redução em seu comprimento e uma diminuição em seu volume. Ademais, calcula a</p><p>tensão compressiva do corpo de prova, a carga aplicada durante o ensaio e a seção</p><p>transversal.</p><p>As dimensões das amostras dependerão do tipo de material que vai ser ensaiado.</p><p>Para esse teste, o corpo de prova é colocado entre a cabeça móvel e a mesa da máquina</p><p>universal. A máquina se move em velocidade constante comprimindo a amostra até</p><p>que se quebre. De forma simultânea, o diagrama tensão-deformação aparece em uma</p><p>tela anexada à máquina universal.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 45</p><p>ANOTE ISSO</p><p>O ensaio de compressão é muito importante dentro da engenharia de construção</p><p>civil. Geralmente, é aplicado a materiais frágeis, tais como concreto e madeira.</p><p>Perceba que o termo fragilidade é utilizado para materiais que se rompem</p><p>praticamente sem apresentarem deformação.</p><p>De acordo com Askeland et al (1992), no caso do ensaio de flexão, seu objetivo é medir</p><p>a resistência e o comportamento tensão-deformação no processo de flexão ou dobra de</p><p>um material. Geralmente, a resistência à flexão e a deflexão (deformação vertical) são</p><p>avaliadas em elementos horizontais. Para isso, o corpo de prova é localizado de forma</p><p>que a carga atue em três pontos causando flexão. A flexão cria tensão compressiva</p><p>na fibra superior do corpo de prova e tensão de tração na fibra inferior dele.</p><p>Os resultados do teste de flexão são semelhantes aos da curva tensão-deformação;</p><p>no entanto, a tensão é representada graficamente como uma função de deflexões,</p><p>em vez de uma função de deformações.</p><p>Figura 4 – Esquema do ensaio de compressão</p><p>Fonte: Próprio autor</p><p>Em se tratando especificamente da curva tensão-deformação, esta curva é o resultado</p><p>do ensaio de tração. Nessa curva, podemos distinguir diferentes comportamentos da</p><p>amostra do material que estamos realizando o ensaio.</p><p>A figura 5, a seguir, mostra o diagrama tensão-deformação para uma amostra</p><p>cilíndrica padrão conforme norma ASTM E8/E8M:16 já citada anteriormente. Esta</p><p>curva apresenta dois comportamentos destacados em duas regiões da curva e que</p><p>são facilmente distinguíveis, um elástico e outro plástico. Além disso, desta curva</p><p>podem ser obtidas várias informações, conforme mostrado a seguir.</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 46</p><p>A forma e a magnitude da curva tensão-deformação de um material dependem,</p><p>entre outros fatores, da sua composição química, dos tratamentos termomecânicos</p><p>utilizados, da temperatura de operação e do estado de tensão imposto durante o</p><p>teste. O ensaio de tração é bastante utilizado para fornecer informações básicas</p><p>a respeito da resistência do material para projeto e é um ensaio aceitável para a</p><p>especificação de materiais. A curva tensão x deformação de engenharia é obtida a</p><p>partir da medida da carga e do alongamento. Os pontos característicos da curva da</p><p>figura mostrada anteriormente são porção linear da curva, onde vale a Lei de Hooke,</p><p>ponto correspondente ao limite de proporcionalidade, ponto correspondente ao limite</p><p>elástico, ponto correspondente ao limite de escoamento, ponto de carga máxima (início</p><p>da instabilidade), ponto de ruptura final.</p><p>Figura 5 – Esquema da curva tensão x deformação convencional</p><p>Fonte: Adaptado de Callister (2016. p.106).</p><p>Sendo:</p><p>· Ponto 1 - Tensão no limite de proporcionalidade</p><p>· Ponto 2 - Tensão no limite de elasticidade</p><p>· Ponto 3 - Tensão de escoamento ou limite de escoamento</p><p>· Ponto 4 - Tensão de resistência ou limite de resistência</p><p>· Ponto 5 - Tensão de ruptura</p><p>PROCESSOS DE PRODUÇÃO</p><p>PROF. ADRIANO ROGÉRIO KANTOVISCKI</p><p>FACULDADE CATÓLICA PAULISTA | 47</p><p>As tensões usadas nessa curva tensão-deformação são as tensões nominais</p><p>que agem no corpo de prova tensionado, designadas por σ. Essa tensão nominal</p><p>é obtida pela divisão da carga pela área da seção transversal do corpo de prova</p><p>deformado. As deformações são obtidas pela divisão do acréscimo de variação de</p><p>comprimento, medido sobre o comprimento padrão, pela sua dimensão original.</p><p>Os parâmetros que são usados para descrever a curva tensão x deformação e que</p><p>procuram caracterizar as propriedades de resistência do material e as propriedades</p><p>de ductilidade são, basicamente, a tensão limite de escoamento, a tensão limite de</p><p>resistência, o alongamento percentual e a redução da área da seção transversal.</p><p>Os materiais metálicos podem apresentar os dois tipos de fratura, sendo a temperatura</p><p>uma das variáveis que impactam o comportamento. Os materiais poliméricos também</p><p>podem apresentar os dois tipos de fratura, uma das variáveis possíveis também é a</p><p>temperatura. Os materiais cerâmicos, em geral, apresentam comportamento frágil.</p><p>4.2 Outras propriedades dos materiais</p><p>As propriedades dos materiais são o conjunto de características que fazem com</p><p>que o material se comporte de determinada maneira diante de estímulos externos</p><p>como luz, calor, forças, meio ambiente, etc. Os materiais necessários para fazer um</p><p>determinado produto diferem uns dos outros e vamos escolhê-los com base em suas</p><p>propriedades.</p><p>Ao projetar uma peça, muito de sua funcionalidade dependerá de fatores óbvios,</p><p>como forma, tamanho, espessura da parede, localização dos pontos de conexão,</p><p>etc. Menos óbvias, mas igualmente importantes, são as características do material a</p><p>partir do qual foi moldado, usinado e impresso em 3D, por exemplo. O design é feito</p><p>no nível macro e as propriedades dos materiais são normalmente controladas no</p><p>nível molecular.</p><p>Durante o processo de design, quanto mais cedo você começar a pensar sobre os</p><p>materiais e suas propriedades, mais eficiente e econômico será o design final. Esta</p><p>dica tem como objetivo ajudá-lo nessa avaliação inicial e fornece uma visão geral das</p><p>quatro propriedades gerais dos materiais e explica algumas considerações importantes</p><p>ao selecionar materiais para o design da próxima peça e adiciona certos problemas</p><p>de design que normalmente são ignorados.</p>