UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
PROCESSOS DE
FABRICAÇÃO
MECÂNICA APLICADA
Celso Henrique
Henrique Gonçalves
Leonardo Fontana
Belo Horizonte
25/11/2009
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Processos de Fabricação, Notas de estudo de Engenharia de Minas
Usinagem, fundição, conceitos básicos de vários tipo de processos de fabricação de mecanica
Tipologia: Notas de estudo
Antes de 2010
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
PROCESSOS DE
FABRICAÇÃO
MECÂNICA APLICADA
Celso Henrique
Henrique Gonçalves
Leonardo Fontana
Belo Horizonte
25/11/
1) Definir processos de fabricação por usinagem.
Os processos de fabricação por usinagem são bastante flexíveis em termos de formatos e dimensões das peças. O custo e o tempo necessários podem variar bastante.A seleção dos processos é
feita com base na análise da capacidade do processo de executar o formato da peça com a exatidão e acabamento superficial requeridos. Inicialmente selecionam-se os grupos de processos compatíveis com a forma da superfície a ser
usinada (classificada em assimétrica ou prismática) e com as possíveis características como furos, roscas e cavidades.
Grupos de acordo com o formato
Assimétrico Prismático Características Adicionais
Torneamento fresamento furação
Retificação retificação alargamento
brunimento brunimento mandrilamento
Lapidação lapidação fresamento
Polimento polimento retificação,roscamento
Limites dos processos de usinagem
2) Explicar os seguintes processos de fabricação: A) Torneamento
É um processo de usinagem com remoção de cavaco onde um sólido cilíndrico bruto é transformado
retirando-se cavaco de sua periferia com a com a finalidade de se obter um objeto cilíndrico com formas
definidas e com precisão. Neste processo a peça gira em torno do eixo principal da máquina e a ferramenta
desloca se numa trajetória no mesmo plano do referido eixo.
O torneamento é normalmente executado com ferramenta mono cortante podendo também ser
executado com ferramentas com múltiplo fio de corte e até com brocas, alargadores e fresas.A figura ao lado
mostra uma ferramenta em trabalho com o sentido de rotação da peça e o deslocamento da ferramenta.
A) Fresamento
A operação de fresamento é uma das mais importantes no processo mecânico de fabricação.
A operação consiste em remover cavaco de um material com a finalidade de construir superfícies
planas retilíneas ou com uma determinada forma.
A Fresa é uma ferramenta cilíndrica provida de dentes cortantes paralelos á superfície a ser usinada.
Através do movimento combinado entre a rotação da ferramenta e o deslocamento da peça é possível
produzir uma superfície plana ou com forma determinada. Como exemplo vamos utilizar o desenho abaixo de
uma fresa cilíndrica com movimento de rotação e uma peça com o movimento de avanço para explicar o
funcionamento da operação. A ferramenta do desenho gira no sentido horário, seus dentes arrancam cavaco
da superfície da peça que se desloca no sentido do movimento do avanço. Assim conseguimos produzir uma
superfície plana com certo grau de acabamento.
B) Furação
Processo mecânico destinado à obtenção de um furo, geralmente cilíndrico, com auxílio de uma
ferramenta multicortante. Junto com fresamento e torneamento, é a operação de usinagem mais utilizada na
indústria.
Diferente do torneamento, a rotação ocorre no eixo da ferramenta, com avanço perpendicular à
superfície a ser furada. Operação de desbaste (provém fraco acabamento superficial), o processo de furação é
usado em conjunto com grande parte dos processos de fabricação a fim de prover elementos de fixação,
muitas vezes de importância secundária, ou pré-furos para acabam,então através de outros processos
(alargamento, brochamento).
Existem diversas operações de furação. Algumas das mais comuns estão representadas na Figura abaixo:
C) Aplainamento
O processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical. Quanto à finalidade, as operações de aplainamento podem ser classificadas ainda em aplainamento de desbaste e aplainamento de acabamento. As ferramentas de aplainar são geralmente fabricadas em aço rápido, muitas vezes os gumes são constituídos de metal duro. Existem dois tipos de básicos conforme a função que a erramenta vai desempenhar.
que consegue obter na peça excelente precisão e, conseqüentemente, é um processo de acabamento de superfícies que já sofreram operações de usinagem anteriores. É também considerado um processo de corte por abrasão, na qual as partículas abrasivas atuam como ferramenta de corte. As retificadoras são altamente especializadas em retificar e polir peças e componentes cilíndricos ou planos.
Partes de uma Retifica.
Questão 4)Definir processos de fabricação por conformação mecânica
Os processos de conformação mecânica são processos de fabricação que empregam a deformação plástica de um corpo metálico, mantendo sua massa e integridade. Alguns exemplos destes rocessos são apresentados na figura abaixo mostra a representação esquemática de alguns processos de conformação mecânica.
Todos os processos podem ser realizados a quente (acima da temperatura de recristalização) ou a frio (abaixo da temperatura de recristalização).
Questão 5) Explicar os seguintes processos de fabricação:
a. Laminação
O processo de deformação plástica dos metais no qual o material passa entre rolos é conhecido como laminação. Na laminação, o metal é submetido a elevadas tensões de compressão, resultantes da ação de prensagem dos rolos, e tensões cisalhantes superficiais, resultantes da fricção entre os rolos e o material.
Arranjos típicos de rolos em laminadores.
b) Forjamento
O forjamento consiste na alteração da forma de um metal por meio de prensagem ou de martelamento. A maioria das operações de forjamento é realizada a quente, entretanto certas ligas podem ser forjadas a frio. Empregam-se duas classes de equipamentos para o forjamento:
o martelo ou martelete de forjamento, que aplica golpes de impacto rápidos sobre a superfície do metal (velocidades entre 3,0 e 20 m/s) e prensas hidráulicas ou mecânicas de forjamento, que submetem a liga a forças compressivas aplicadas com velocidade lenta (velocidades entre 0,06 a 1,5 m/s).
O forjamento pode ser apresentado em duas variantes:
forjamento livre e forjamento em matriz fechada.
chapas, fabricam-se peças de aço baixo carbono, aços inoxidáveis, alumínio, cobre e de diferentes ligas não ferrosas. Devido às suas características este processo de fabricação é apropriado, preferencialmente, para as grandes séries de peças, obtendo-se grandes vantagens, tais como:
Alta produção; Reduzido custo por peça; Acabamento bom, não necessitando processamento posterior; Maior resistência das peças devido à conformação, que causa o encruamento no material Baixo custo de controle de qualidade devido à uniformidade da produção e a facilidade para a detecção de desvios.
Como principal desvantagem deste processo, podemos destacar o alto custo do ferramental , que só pode ser amortizado se a quantidade de peças a produzir for elevada.
Questão ) Definir processos de fabricação por fundição.
Transformação dos metais e suas ligas em peças de uso industrial tendo como ponto de partida o metal líquido ou fundido → derramamento do metal no interior de uma cavidade ou forma, chamada molde. Molde → pode corresponder à forma final da peça desejada ou pode sofrer posteriores tratamentos de conformação no estado sólido até chegarmos às dimensões desejadas. Cavidade no molde → “negativo” da peça.
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição por gravidade Fundição sob pressão Fundição por centrifugação Fundição de precisão Etapas dos processos de fundição:
- Projeto da peça
- Projeto do modelo
- Confecção do modelo (modelagem ou modelação)
- Confecção do molde (moldagem)
- Fusão do metal
- Vazamento no molde
- Limpeza e rebarbação
- Controle de qualidade
Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de automação, produtividade, precisão dimensional, acabamento superficial), entretanto destaca-se a influência do tipo de molde nas propriedades físicas do material resultante. A taxa de extração de calor através do molde determina o tamanho final de grão e, portanto, a característica de resistência mecânica da peça. Por este motivo os processos de fundição são muitas vezes classificados de acordo com o tipo de molde utilizado.
Os processos típicos podem ser classificados em quatro grupos básicos:
a) Areia Verde (molde é descartável) b) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido). c) Injeção (molde é metálico, o metal líquido entra sob pressão) d) Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis)
O tipo de processo a ser usado deve ser escolhido adequadamente. Os mais importantes fatores a considerar são: Quantidade de peças a produzir, projeto da fundição, tolerâncias requeridas, grau de complexidade, especificação do metal, acabamento superficial desejado, custo do
ferramental, comparativo econômico entre usinagem e fundição, limites financeiros do custo de capital, requisitos de entrega.
A comparação entre os processos pode ser vista no quadro a seguir:
Questão 7) Considere um parafuso M14x2,0. Quais processos de fabricação podem ser
usados na produção deste parafuso?
O processo de forjamento a frio empregado na fabricação de parafusos envolve, de maneira geral, as seguintes etapas:
- Corte por cisalhamento;
- Posicionamento do material na ferramenta (conjuntos matriz-prensa-extratores de material)
- Forjamento a frio da cabeça;
- Laminação da rosca.
Seqüência de passes de recalque para obtenção de parafuso sextavado de rosca métrica. Da esquerda para a direita: etapa 1 (tarugo), etapa 2 (recalque da cabeça), etapa 3 (recalque da cabeça) e etapa 4 (corte).
Geometria da broca de canal reto
Broca canhão
Nesta ferramenta geralmente dotada de pastilhas de metal duro a sua vantagem principal é a alimentação do seu fluido de corte ser feita através da sua haste oca e o cavaco e transportado pelo canal em V na periferia da ferramenta. O diâmetro destas brocas está situado entre 1 e 32 mm, sendo que para brocas de 1 mm deixa de haver espaço para a sua alimentação. Esta broca é utilizada para furação em cheio, furação escalonada, trepanação alargamento e furação profunda de materiais com dureza até 50 HRC. ]
Ação da broca canhão
O fluido de corte é injetado pelo canal da ferramenta, que inicia em sua base e se estende até a cabeça da broca. O fluido de corte resfria e lubrifica o gume da ferramenta e retira o cavaco da região crítica de corte.
Brocas BTA
Este sistema proporciona a execução de um tipo muito elevado de gamas de materiais a ser utilizados em fabricação de peças em todo o segmento da indústria.É na maioria parte das vezes a mais vantajosa na furação em cheio e continua. Dos acabamentos e tolerâncias excelentes e proporciona uniformidade ao longo de furos em peças extremamente longas.