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5PRBZ PROCESSOS DE FABRICAO MECNICA
ANASTCIA EVANGELINA DA FONSCA SANTOS, DSc.
5PRBZ PROCESSOS DE FABRICAO
Ementa:
A disciplina capacitar o aluno, atravs dos conhecimentos adquiridos em sala e em visitas tcnicas realizadas, a identificar os diferentes processos de fabricao mecnica, seus equipamentos, layout, dimenses, assim como as alternativas para a fabricao de um determinado produto, a partir das tolerncias e ajustes desejados, caractersticas mecnicas e limitaes do processo. Estar em condies de avaliar os custos de fabricao de um determinado processo e suas vantagens e desvantagens em relao um ao outro. Estar apto tambm para avaliar os impactos ambientais de um processo ou outro e algumas alternativas de minimiz-los.
5PRBZ PROCESSOS DE FABRICAO
Objetivo:
Propiciar ao aluno uma viso dos processos de fabricao tpicos utilizados pela indstria, bem como introduzir conceitos de aspectos econmicos de fabricao.
Apresentar os principais ensaios mecnicos utilizados na indstria. Discutir as relaes entre processos de fabricao, estrutura dos materiais e seu comportamento mecnico em servio.
Realizar concluses tcnicas a partir de interpretao dos grficos e resultados obtidos de cada ensaio.
5PRBZ PROCESSOS DE FABRICAO
Contedo:
1. Viso geral dos processos de fabricao mecnica
2. Classificao dos processos de fabricao
3.Tolerncias e ajustes
4. Processos de moldagem: fundio e metalurgia do p
5.Processos de conformao: laminao, forjamento, extruso, trefilao, estampagem
6. Processos de usinagem: torneamento, aplainamento, furao, fresamento, retificao
7. Processos de juno: soldagem
8. Processos de tratamentos trmicos e superficiais
9. Economia e Meio Ambiente relacionados aos processos de fabricao
5PRBZ PROCESSOS DE FABRICAO-PROVAS
SEGUNDA-FEIRA - ENHENHARIAS
30/03 AP1
08/06 AP2
15/06 SUBS.(Substitutiva)
29/06 EF
QUARTA-FEIRA MANUTENO INDUSTRIAL
AP1 - 01/04
AP2 - 10/06
SUBS - 17/06
EF - 01/07
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Introduo: A transformao dos metais e ligas metlicas em peas de
uso industrial pode ser realizada por intermdio de inmeros processos, a maioria dos quais tendo como ponto de partida o metal lquido ou fundido, que derramado no interior de uma forma (molde), cuja cavidade conformada de acordo com a pea que se deseja produzir.
A forma da cavidade do molde -> Forma definitiva da pea ou pode passar por um processo de conformao mecnica, no estado slido, com que so obtidas novas formas das peas.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Fenmenos que ocorrem durante a solidificao:
Cristalizao
Contrao de volume
Concentrao de impurezas
Desprendimento de gases
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Cristalizao:
Consiste no aparecimento das primeiras clulas cristalinas
unitrias, que servem como ncleos para o posterior desenvolvimento ou crescimento dos cristais, dando finalmente, origem aos gros definitivos e estrutura granular tpica dos metais.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Cristalizao: Esse crescimento dos cristais no se d, na realidade, de maneira
uniforme, ou seja, a velocidade de crescimento no a mesma em
todas as direes variando de acordo com os diferentes eixos
cristalogrficos.
Figura a: Dendrita originada na solidificao Figura b: Aspecto tpico da seo de um
lingote durante a solidificao Figura c: Efeito dos cantos na cristalizao
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Contrao de volume: Os metais, ao solidificarem, sofrem uma contrao. Na
realidade, do estado lquido ao slido, trs contraes so verificadas: Contrao lquida corresponde ao abaixamento da temperatura
at o incio da solidificao.
Contrao de solidificao corresponde a variao de volume que ocorre durante a mudana do estado lquido para slido.
Contrao slida corresponde variao de volume que ocorre j no estado slido, desde a temperatura final de solidificao at a temperatura ambiente.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Contrao de volume:
A contrao depende da liga considerada (aos fundidos: 2,18-2,47%;
ferro fundido: 1-1,5%; Ni e ligas de Cu-Ni: 8-9%).
A contrao d origem a uma heterogeneidade conhecida
como vazio ou rechupe.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Contrao de volume: Figura 2a metal no estado lquido
Figura 2b a solidificao tem incio na periferia, onde a temp. mais baixa, e propaga-se em direo ao centro.
Figura 2c final da solidificao
Figura 2d contrao slida (h uma diminuio nas dimenses da pea solidificada).
Os vazios podem tambm localizar-se no interior das peas (prximos superfcie, porm invisvel externamente)
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Contrao de volume: Os vazios ou rechupes podem ser controlados ou eliminados usando
recursos adequados (veja figura)
Figura-a exemplo de controle do rechupe na fundio de um lingote.
Coloca-se sobre o topo da lingoteira uma pea
postia de material refratrio, denominada
cabea quente ou massalote. Essa pea, por
ser de material refratrio retm o calor por
mais tempo, e assim corresponder a seo
que solidifica por ltimo. Nesta pea ir formar
o rechupe.
Figura b exemplo de controle do rechupe na fundio de uma pea O molde projetado de modo a proporcionar um fluxo de metal lquido da seo
mais grossa para a menos espessa. Nesse caso, o alimentador fica suprido de
excesso de metal lquido, concentrando-se nele o rechupe.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Contrao de volume: Outros inconvenientes da contrao na solidificao:
Aparecimento de trincas quente
Aparecimento de tenses residuais
Ambos podem ser controlados
por um projeto adequado da
pea. As tenses podem ser
eliminadas por tratamento
trmico.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Concentrao de impurezas: Algumas impurezas comportam-se de maneira diferente, conforme o
estado em que se encontra o metal (slido ou lquido). Certas
impurezas so menos solveis no estado slido ou no estado lquido.
No caso de uma impureza ser menos solvel no estado slido, estas
vo acompanhando o metal lquido remanescente a medida que a
solidificao se processa, indo acumular-se na ltima seo solidificada.
A concentrao de impurezas constitui o fenmeno conhecido como
segregao.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Concentrao de impurezas: Inconveniente da segregao:
O material apresenta composio qumica no uniforme e consequentemente
propriedades mecnicas diferentes.
As zonas segregadas geralmente localizam-se no interior da pea, onde as
tenses so mais baixas, no constituindo um problema srio.
A segregao pode ser minimizada pelo rigoroso controle da composio
qumica e/ou da velocidade de resfriamento.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Desprendimento de gases: Ocorre principalmente nas ligas Fe-C.
O O2 dissolvido no Fe tende a combinar-se com o C formando gases como CO e CO2, que escapam facilmente para a atmosfera enquanto a liga estiver no estado lquido.
A medida que a temperatura decresce para a solidificao, a viscosidade da massa lquida diminui, dificultando a fuga dos gases. Esses gases ficam retidos nas proximidades da superfcie das peas, na forma de bolhas.
Em aos baixo carbono as bolhas no so prejudiciais, j que nas temperaturas de conformao mecnica, as bolhas tm suas paredes soldadas.
Em aos alto carbono, adicionam-se desoxidantes (Al, Si, Mn) que formam xidos slidos com o O2, impedindo que este reaja com o C.
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
COMO FABRICAR?
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
COMO FABRICAR?
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
1. Removendo material...
2. Redistribuindo material...
3. Unindo partes
COMO FABRICAR?
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
COMO FABRICAR REMOVENDO MATERIAL?
Bloco de dimenses maiores
que a pea final
Retirar material excedente at se chegar na geometria
e dimenses finais
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
COMO FABRICAR REMOVENDO MATERIAL?
Material com VOLUME parecido
com o da pea final
Moldar o material at se chegar
na geometria e dimenses finais
Estado slido
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
COMO FABRICAR UNINDO PARTES?
Mais de uma parte onde cada
uma delas possui volume menor
que a pea final
Faz-se a unio das partes para
se chegar na geometria
e dimenses finais
Unindo partculas
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
COMO FABRICAR?
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Usinagem
Conformao
Metalurgia
do p
Soldagem
Fundio
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Usinagem
Processo de fabricao onde
se obtm a pea atravs da
remoo de material de um
bloco de maior dimenso
Geralmente realizado no
estado slido mas pode
tambm ser realizado no estado
lquido (p. ex.: eletroeroso)
FABRICAO DE COMPONENTES
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
FABRICAO DE COMPONENTES
Usinagem
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Processo de fabricao onde
se obtm a pea atravs da
moldagem de um bloco no
estado slido
Este processo pode ser realizado
com a pea aquecida ou
em temperatura ambiente
Conformao
FABRICAO DE COMPONENTES
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
FABRICAO DE COMPONENTES
Conformao
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO
Processo de fabricao onde
se obtm a pea atravs da
moldagem de um metal no
estado lquido
A moldagem geralmente
realizada vazando-se o metal
lquido numa cavidade com
geometria equivalente
ao negativo da pea Fundio
FABRICAO DE COMPONENTES
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Fundio
FABRICAO DE COMPONENTES
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Soldagem
Processo de fabricao onde
se obtm a pea atravs da
unio de subsees
Este processo realizado
geralmente com fuso na
regio onde as subsees
sero unidas
FABRICAO DE COMPONENTES
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FABRICAO DE COMPONENTES
Soldagem
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FABRICAO DE COMPONENTES
Metalurgia
do p
Processo de fabricao onde
se obtm a pea atravs da
unio de partculas
Este processo realizado
geralmente com a moldagem
do p e posterior aquecimento
abaixo do ponto de fuso
da liga metlica
VISO GERAL DOS PROCESSOS DE FABRICAO FABRICAO DE COMPONENTES
Metalurgia
do p
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Processo de Fundio
Processos de Fabricao - Introduo