Módulo 2 OC Apostila de Tecnologia Mecânica

Livre

0
0
81
1 year ago
Preview
Full text

  SUMÁRIO

  

INTRODUđấO ............................................................................................................... 1

  

1. TECNOLOGIA DOS MATERIAIS ............................................................................... 2

  

2. METALURGIA ............................................................................................................ 3

  

3. METAIS FERROSOS ................................................................................................. 3

  

3.1 Ferro gusa ................................................................................................................ 4

  

3.2 Ferro fundido ............................................................................................................ 6

  

3.3 Aço ........................................................................................................................... 7

  

3.4 Aços liga ou especiais .............................................................................................. 11

  

3.4.1 Influência dos elementos de liga ............................................................................ 12

  

4. METAIS NÃO FERROSOS ........................................................................................ 15

  

5. PROPRIEDADES DOS MATERIAIS .......................................................................... 16

  

5.1 Elasticidade .............................................................................................................. 17

  

5.2 Plasticidade .............................................................................................................. 17

  

5.3 Resistência mecânica ............................................................................................... 18

  

5.4 Dureza ...................................................................................................................... 18

  

5.5 Ductibilidade ............................................................................................................. 19

  

5.6 Tenacidade ............................................................................................................... 19

  

5.7 Fragilidade ................................................................................................................ 19

  

5.8 Resiliência ................................................................................................................ 19

  

6. TRATAMENTO TERMICO ......................................................................................... 20

  

6.1 Têmpera ................................................................................................................... 20

  

6.2 Revenimento ............................................................................................................. 21

  

6.3 Recozimento ............................................................................................................. 21

  

6.4 Cementação ............................................................................................................. 21

  

6.5 Nitretação ................................................................................................................. 22

  

7. MAQUINAS OPERATRIZES ...................................................................................... 22

  

7.1 Torno mecânico ........................................................................................................ 23

  

8. Operações com torno ............................................................................................... 32

  

8.1Torneamento cilíndrico .............................................................................................. 32

  

8.2 Faceamento .............................................................................................................. 32

  

8.3 Furação .................................................................................................................... 33

  

8.4 Roscas ...................................................................................................................... 33

  

8.5 Broqueamento .......................................................................................................... 34

  

8.6 Torneamento cônico externo e interno ...................................................................... 34

  

8.7 Roscar manualmente ................................................................................................ 34

  

8.8 Sangrar e Cortar ....................................................................................................... 35

  

8.9 Recartilhar ................................................................................................................ 35

  

9. FERRAMENTAS DE CORTE DO TORNO ................................................................. 36

  

9.1 Aço rápido................................................................................................................. 36

  

9.2 Cerâmica .................................................................................................................. 37

  

9.3 Metal duro ................................................................................................................. 37

  

10. FRESADORA ........................................................................................................... 44

  

10.1 Tipos de fresa ......................................................................................................... 50

  

11. VELOCIDADE DE CORTE ....................................................................................... 56

  

12. FURADEIRA ............................................................................................................. 58

  

13. BROCA .................................................................................................................... 61

  

14. PLAINA LIMADORA ................................................................................................ 65

  

15. NOđỏES SOBRE ROSCAS..................................................................................... 66

  

16. FERRAMENTAS DE CORTE MANUAIS .................................................................. 69

  

16.1 Ferramentas de Roscar .......................................................................................... 69

  

16.2 Serra ....................................................................................................................... 70

  

16.3 Limas ...................................................................................................................... 71

TABELAS ....................................................................................................................... 76

REFERENCIAS .............................................................................................................. 79

  INTRODUđấO

  A indústria metal-mecânica ou metalurgia mecânica incorpora todos os segmentos responsáveis pela transformação de metais nos produtos desejados, desde a produção de bens até serviços intermediários, incluindo máquinas, equipamentos, veículos e materiais de transporte.

  Dentro dos campos de estudo da metal-mecânica encontram-se os processos de deformação plástica, soldagem, fundição e usinagem, estudo das propriedades e a resistência dos materiais utilizados.

  A indústria metal-mecânica impulsiona as economias dos países mais importantes. Toda a tecnologia gerada por este setor garante produtos inovadores e mantém a evolução dos processos.

1. TECNOLOGIA DOS MATERIAIS

  É o ramo da ciência relativo ao estudo dos materiais e a relação entre as suas propriedades, estrutura, desempenho, formas de caracterização e processamento. Cada processamento modifica a estrutura do material, alterando suas propriedades, que por sua vez delimitam o seu desempenho

  Classificação dos materiais

  Os materiais sólidos são geralmente classificados em três grupos básicos: metais, polímeros e cerâmicos. Este esquema é baseado principalmente em sua composição química e estrutura atômica, Além destes, há mais outros três grupos importantes para a Engenharia de Materiais, são eles: os compósitos, biomateriais e os semicondutores.

  Metais: Metais são elementos químicos sólidos a temperatura ambiente

  (exceto o mercúrio), opacos, lustrosos, e quando polidos refletem a luz, além de serem bons condutores de eletricidade e calor. A maioria dos metais é forte, dúctil e maleável, e, em geral, de alta densidade e se dividem em: metais

  

ferrosos (ferro-fundido, aço carbono e aços-liga), não ferrosos (cobre, zinco,

  estanho, alumínio etc.) e ligas metálicas (titânio, molibdênio, manganês, tungstênio, etc.)

  

Polímeros: Dentre os polímeros incluem-se borrachas, plásticos, e muitos

  outros tipos de adesivos. Os polímeros têm baixa condutividade térmica e elétrica, tem baixa resistência mecânica comparado a outros materiais utilizados na Engenharia, e não são adequados para utilização em altas temperaturas. Polímeros termoplásticos têm boa ductilidade e formabilidade. Polímeros termo fixos são normalmente mais resistentes, porém, podem apresentar-se quebradiços. Esses materiais são utilizados em: embalagens, componentes de eletrodomésticos, brinquedos, peças e também na indústria automobilística.

  

Cerâmicos: Esta classe pode ser definida como qualquer material sólido

  inorgânico, não metálico, usado ou processado em temperaturas altas. Quando falamos em cerâmica, imediatamente nos vem à mente coisas tais como louças sanitárias, pisos, azulejos, porcelana de mesa, etc. Freqüentemente esquecem-se das aplicações tecnológicas mais avançadas de óxidos, carbonetos e nitretos na fabricação de metal duro (metalurgia do pó)

  

Compósitos: São aqueles que possuem pelo menos dois componentes ou

  duas fases, com propriedades físicas e químicas diferentes em sua composição. Separadamente os constituintes do compósito mantém suas características, porém quando misturados eles formam um composto com propriedades impossíveis de se obter com apenas um deles. Alguns exemplos são metais e polímeros , metais e cerâmicas ou polímeros e cerâmicas. A aplicação de materiais compósitos vai desde simples artigos utilizados no nosso dia a dia até aplicações para indústrias de ponta com destaque no segmento aeronáutico e aeroespacial como: F-18 e F-22 no segmento militar; e Airbus 380 e Boeing 787 no segmento civil.

  

Semicondutores: são sólidos cristalinos de condutividade elétrica

  intermediária entre condutores e isolantes. Os elementos semicondutores podem ser tratados quimicamente para transmitir e controlar uma corrente elétrica.

  

Biomateriais: é uma substância ou uma mistura de substâncias, natural ou

  artificial, que atua nos sistemas biológicos (tecidos, órgãos) parcial ou totalmente, com o objetivo de substituir, aumentar ou tratar.

  Alguns exemplos de biomateriais são próteses, implantes, lentes de contato e marca passos. Repare-se que a presença de biomateriais é imprescindível para a fabricação destes mesmos utensílios.

  2. METALURGIA

  É a ciência que estuda e gerencia os metais desde sua extração do subsolo até sua transformação em produtos adequados ao uso. Metalurgia designa um conjunto de procedimentos e técnicas para extração , fabricação , fundição e tratamento dos metais e suas ligas

  3. METAIS FERROSOS

  METAIS FERROSOS: São aqueles metais que se constituem basicamente de ferro e carbono, desde sua descoberta, os metais ferrosos tornaram-se de grande importância na construção mecânica. Os metais ferrosos mais importantes são o aço: material tenaz, de excelentes propriedades e de fácil trabalho, o ferro fundido: material amplamente empregado na construção mecânica; e o ferro gusa que é a matéria prima para o aço e o ferro fundido.

3.1 Ferro gusa

  É o primeiro produto obtido através da fusão do minério de ferro, carvão coque ou carvão vegetal e calcário num alto forno. O ferro gusa normalmente contém de 4 à 6,67 % de carbono que faz com que seja um material extremamente duro e quebradiço por isso sem grande uso direto, contêm também quantidades de silício, manganês, fósforo e enxofre.

  Antes do minério de ferro ser reduzido ele passa por um processo de beneficiamento, em seguida passa por outro processo de pelotização ou sinterização que consiste em moer o minério e acrescentar calcário e coque só depois destas etapas é que vai para o alto forno. Etapas da produção do ferro gusa em um alto forno:

  Alto-forno é como se chama o forno na siderurgia , de tamanho variável,

  externamente revestido por metal e internamente com material refratário , onde é

  ferro ferro-gusa

  fundido o minério de , a fim de transformá-lo em A carga é feita pela parte superior com as seguintes matérias primas:

  • Minério de ferro a reduzir;
  • Coque ou carvão vegetal;
  • Fundente (calcário)

  O coque é responsável pelo fornecimento de calor e o CO necessários para a redução, enquanto que o Fundente serve para baixar o ponto de fusão das escórias facilitando a retirada das impurezas.

  Na parte inferior, logo acima do cadinho, é injetado ar quente para alimentar a combustão do carvão. Das reações que se dão, resultam os seguintes produtos:

  • Gusa, que goteja no cadinho;
  • Escória que flutua sobre o ferro gusa; - Gases.

  Os dois primeiros são retirados por orifícios adequados e os gases, ricos em CO, saem pela parte superior, passam por uma unidade purificadora e são aproveitados como combustível.

  A enorme quantidade de ar a ser aquecido e insuflado (4000m³ em média por tonelada de gusa produzida) bem como o volume de gases combustíveis e utilizáveis que saem do alto-forno (6000m³ por tonelada de gusa) já dão uma idéia das dimensões do aparelhamento acessório para a manipulação de ar e gases.

  O ar insuflado é aquecido em recuperadores cilíndricos verticais cujo interior é constituído de uma câmara de combustão e uma de recuperação formada por um empilhamento de tijolos refratários. Uma parte dos gases do alto-forno é queimada nesses recuperadores para aquecê-los. Quando um deles está quente, insufla-se no sentido contrário ao ar destinado a ventaneiras que assim se aquece. Procede-se, então, o aquecimento do outro recuperados.

  Outra parte dos gases é usado para fornecer energia que aciona as máquinas soprantes, fornos conversores e outros equipamentos e o excedente é recolhido em um gasômetro

  As matérias-primas sólidas são levadas à parte superior do alto forno por meio de carrinhos de um elevador ou por meio de ponte rolante. Na parte superior do alto forno o carregamento é feito através de uma antecâmara, que reduz ao mínimo a perda de gases durante o carregamento

3.2 Ferro Fundido

  O ferro fundido é obtido no forno cubilô usando como matéria-prima o ferro gusa e sucatas de aço e ferros fundidos (fofos). É um forno vertical cilíndrico revestido de tijolos refratários e equipado com ventaneiras na parte inferior.

  A carga, que é feita por uma abertura lateral, na parte superior e consistem de ferro gusa, sucatas de ferro fundido e aço. Essas matérias-primas são depositadas em camadas alternadas. O metal fundido se reúne no fundo do forno, de onde é escoado pela bica a determinados intervalos de tempos. O fundo do forno cubilô também pode ser removido para a limpeza e reparação da sola.

  O metal que sai do forno cubilô é o ferro fundido, um metal cujas quantidades de enxofre e fósforo devem ser controladas uma vez que estes elementos são considerados prejudiciais ao metal.

  O ferro fundido é uma liga ternária constituída de ferro, carbono de 2 a 4% e silício de 1 a 3%, o silício é um elemento de bastante influência no ferro fundido.

  

Tipos de ferro fundido

3.3 Aço

  É uma liga de ferro carbono (Fe-C) contendo geralmente de 0,06 a 1,7% de carbono, além de certos elementos resultantes do processo de fabricação.

  Composição química:

  Os elementos resultantes do processo de fabricação são o manganês (0,3 a 0,6%), silício (0,1 a 0,3%), fósforo (máximo de 0,04%), enxofre (máximo de 0,05%), carbono (0,06 a 1,7%) e ferro.

  Efeito dos elementos:

CARBONO: É o responsável direto pela dureza do material, sem o carbono o

  aço não pode ser endurecido pela têmpera, pois não haverá formação da martensita.

  

SILÍCIO: Nos teores normais (entre 0,15 e 0,30%) é o elemento

  essencialmente desoxidante, pois neutraliza a ação de CO ou CO2, por ocasião da fusão e solidificação dos aços. Desenvolve-se na ferrita, aumentando a sua resistência e dureza sem afetar a ductibilidade.

  

MANGANÊS: Em teores entre 0,30 e 0,60%, atua como desoxidante do

  mesmo modo que o silício e como dessulfurante, ao combinar-se com o enxofre, formando sulfeto de manganês, eliminando o problema da fragilidade a quente que pode ocorrer na presença do FeS.

  

FÓSFORO e ENXOFRE: São geralmente considerados elementos nocivos, de

  modo que as especificações, a não ser em casos especiais, procuram fixar os teores destes elementos em valores baixos.

  

FÓSFORO: É responsável pela fragilidade a frio, isto é, baixa resistência ao

  choque à temperatura ambiente, devido ao fato de dissolver-se na ferrita, endurecê-la e aumentar o tamanho do grão. Entretanto esta influência do fósforo não é séria, exceto nos aços de alto teor de carbono.

  

ENXOFRE: forma com o ferro um sulfeto (FeS) e se localiza no contorno dos

  grãos. Devido ao baixo ponto de fusão do FeS, este irá fundir-se nas temperaturas correspondentes às operações de forjamento e laminação, diminuindo a tenacidade do aço, chegando às vezes a causar sua desintegração pela formação de fissuras durante a ação do martelo de forja ou cilindros laminadores.

  Obtenção do aço comum:

  Na aciaria, o ferro gusa é transformado em aço através da injeção de oxigênio puro sob pressão ou de ar comprimido no banho de gusa líquido, dentro de um conversor. A reação constitui na redução da gusa através da combinação dos elementos de liga existentes (silício, manganês) com o oxigênio soprado, o que provoca uma grande elevação na temperatura, atingindo aproximadamente 1700º.

  Os gases resultantes do processo são queimados logo na saída do equipamento e a os demais resíduos indesejáveis são eliminados pela escória, que fica a superfície do metal

  Tipos de conversores

  Os fornos que usam o princípio de injeção de ar comprimido ou oxigênio diretamente no ferro gusa líquido são chamados “conversores” e são de vários tipos. Os mais conhecidos são:

  • • Conversor Bessemer • Conversor Thomas • Conversor LD (Linz Donawitz)

  O primeiro conversor sobre o qual vamos falar é o Bessemer. É constituído por uma carcaça de chapas de aço, soldadas e rebitadas. Essa carcaça é revestida, internamente, com uma grossa camada de material refratário, isto é, aquele que resiste a altas temperaturas. Seu fundo é substituível e é cheio de orifícios por onde entra o ar sob pressão. A grande sacada desse forno é seu formato permite seu basculamento. Quer dizer, ele é montado sobre eixos que permitem colocá-lo na posição horizontal, para a carga do ferro gusa e descarga do aço, e na posição vertical para a produção do aço.

  Este forno não precisa de combustível. A alta temperatura é alcançada e mantida, devido às reações químicas que acontecem quando o oxigênio do ar injetado entra em contato com o carbono do metal líquido. Nesse processo, há a combinação do oxigênio com o ferro, formando o óxido de ferro (FeO) que, por sua vez, se combina com o silício (Si), o manganês (Mn) e o carbono (C), eliminando as impurezas sob a forma de escória e gás carbônico.

  Esse ciclo dura, em média, 20 minutos e o aço resultante desse processo tem a seguinte composição: 0,10% (ou menos) de carbono, 0,005% de silício, 0,50% de manganês, 0,08% de ‘fósforo e 0,25% de enxofre.

  O outro conversor é o Thomas, bastante semelhante ao Bessemer: ele também é basculante, também processa gusa líquido e também usa ar nesse processo. A diferença está no revestimento refratário desse conversor, que é feito com um material chamado dolomita, que resiste ao ataque da escória à base de cal e, por isso, esse material permite trabalhar com gusa de alto teor de fósforo.

  As reações químicas que acontecem dentro desse conversor são as mesmas que acontecem no conversor Bessemer, ou seja, oxidação das impurezas, combustão do carbono e oxidação do ferro. Esse processo, porém, tem duas desvantagens: não elimina o enxofre do gusa e o revestimento interno do forno é atacado pelo silício. Assim, o gusa deve ter baixo teor de silício.

  O conversor LD usa também o princípio da injeção do oxigênio. A diferença é que o oxigênio puro é soprado sob pressão na superfície do gusa líquido. Essa injeção é feita pela parte de cima do conversor.

  Esse tipo de conversor é constituído de uma carcaça cilíndrica de aço resistente ao calor, revestido internamente por materiais refratários de dolomita ou Magnesita. A injeção do oxigênio é feita por meio de uma lança metálica composta de vários tubos de aço.

  O jato de oxigênio é dirigido para a superfície do gusa líquido e essa região de contato é chamada de zona de impacto. Na zona de impacto, a reação de oxidação é muito intensa e a temperatura chega a atingir entre 2.500 e 3.000ºC. Isso provoca uma grande agitação do banho, o que acelera as reações de oxidação no gusa líquido. Nesse conversor, a contaminação do aço por nitrogênio é muito pequena porque se usa oxigênio puro.

  Isso é um fator importante para os aços que passarão por processo de soldagem, por exemplo, pois esse tipo de contaminação causa defeitos na solda.

  Fornos elétricos

  Os fornos elétricos são basicamente de dois tipos: à arco elétrico e de

  

indução. O forno a arco elétrico é constituídas de uma carcaça de aço feita de

  chapas grossas soldadas ou rebitadas, de modo a formar um recipiente cilíndrico com fundo abaulado. Essa carcaça é revestida na parte inferior (chamada soleira) por materiais refratários, de natureza básica (dolomita ou Magnesita) ou ácida (sílica), dependendo da carga que o forno vai processar.

  O restante do forno é revestido com tijolos refratários silicosos. Os eletrodos responsáveis, juntamente com a carga metálica, pela formação do arco elétrico estão colocados na parte superior do forno.

  A carga de um forno a arco é constituída, basicamente, de sucata e Fundente (cal). Nos fornos de revestimento ácido, a carga deve ter mínimas quantidades de fósforo e enxofre. Nos fornos de revestimento básico, a carga deve ter quantidades bem pequenas de silício.

  Outro forno que usa a energia elétrica para a produção do aço é o forno de indução, que também processa sucata. O conjunto que compõe esse forno é formado de um gerador com motor de acionamento, uma bateria de condensadores e uma câmara de aquecimento. Essa câmara é basculante e tem, na parte externa, a bobina de indução. O cadinho é feito de massa refratária socada dentro dessa câmara, onde a sucata se funde por meio de calor produzido dentro da própria carga.

3.4 Aço Liga ou Aços Especiais

  São aços que além do ferro e carbono contém outros elementos, chamados elementos de adição, por exemplo: níquel, cromo, manganês,

  tungstênio, molibdênio, vanádio, cobalto, silício e alumínio.

  Estes elementos são adicionados em quantidades que proporcionam determinadas características ao aço, tais como: resistência à tração e à corrosão, elasticidade, dureza, etc., bem melhores do que as dos aços-carbono comuns.

  Dependendo da porcentagem dos elementos obtém-se: aços de usinagem, aços para cementação, aços para beneficiamento, aços para molas, aços para ferramentas, aços resistentes à corrosão e ao calor (inoxidáveis), aços com propriedades físicas especiais, aços para válvulas de motores de explosão, etc.

3.5 Influência dos elementos de liga

  Os elementos de liga são adicionados ao aço quando precisa melhorar as propriedades já existentes no aço ou até mesmo fornecer alguma propriedade ausente, os principais são:

  

ALUMINIO- Tem efeito semelhante ao do silício. É considerado um importante

desoxidante na fabricação do aço.

  Apresenta também uma grande afinidade pelo nitrogênio e, por esta razão, é um elemento de liga muito importante para os aços que serão submetidos à nitretação, pois facilita a penetração do nitrogênio.

  

BORO- Quando adicionado em quantidade variável de 0,001 a 0,003 %

  melhora a temperabilidade, a resistência à fadiga, as características de laminação, forjamento e usinagem.

  

CHUMBO- Ele não se liga ao ferro, quando adicionado a este, espalha-se

uniformemente na sua massa em partículas finíssimas.

  Uma adição de 0,2 a 0,25 % melhora grandemente a usinabilidade dos aços sem prejudicar qualquer propriedade mecânica.

  

COBALTO- Sozinho não melhora os aços. É sempre utilizado em liga com

outros metais, como o Cr, Mo, W, V.

  O Cobalto confere aos aços uma granulação finíssima, com grande capacidade de corte, e resistência ao calor, como nos aços rápidos, influi nas propriedades magnéticas.

  Os aços com Co são empregados em ferramentas com altas velocidades de corte.

  COBRE - Aumenta o limite de escoamento e a resistência do aço, mas diminui o alongamento.

  O principal efeito é o aumento da resistência a corrosão atmosférica. A presença de 0,25 % Cu no aço é suficiente para dobrar esta resistência em relação aos aços comums.

  CROMO - Aumenta a resistência ao desgaste, a dureza e moderadamente a capacidade de corte. Aumenta a penetração de tempera. ENXOFRE - Prejudicial ao aço, pois o torna frágil e quebradiço.

  Para fabricação em série de peças pequenas usam-se aços resulfurados. A adição de S proporciona aços de fácil usinagem, pois os cavacos se destacam em pequenos pedaços.

  FÓSFORO - É uma impureza normal existente nos aços. É prejudicial. Sua única ação benéfica é a de aumentar a usinabilidade dos aços de corte fácil.

MANGANES - Depois do carbono é talvez o elemento mais importante no aço.

  Baixa a temperatura de tempera e diminui as deformações por ela produzidas.

  O Mn dá bons aços de tempera em óleo, mas dificulta a usinagem por ferramentas cortantes. Os aços apresentam boa solda e fácil forjamento. Aços com 1,5 a 5 % Mn são duros e frágeis. Com 0,8 a 1,5 % C e 11 a 14 % Mn são dúcteis, resistentes ao desgaste e aos choques.

  Os aços Mn são empregados em ferramentas, machos, cossinetes, pentes de roscas, etc.

  MOLIBDÊNIO - Os aços Mo apenas, são poucos tenazes, por isso o Mo nunca é utilizado sozinho, mais com outros elementos de liga como Cr, W, etc.

  Proporciona aços de granulação fina. Juntamente com o Cr dá aços Cr-Mo, de grande resistência, principalmente aos esforços repetidos.

  Proporciona aços rápidos, empregados na construção de estampos, matrizes, laminas de corte submetida a grandes cargas, etc.

  NÍQUEL- É o mais importante dos elementos liga que aumentam a tenacidade, a carga de ruptura e o limite de elasticidade dos aços.

  Dá boa ductilidade e boa resistência a corrosão. Teores elevados de Ni produzem aços inoxidáveis.

  O Ni permite grande penetração de tempera. Os aços Ni apresentam grande tenacidade e alta resistência mecânica também a altas temperaturas. Aços com 1 a 3 % Ni são empregados em ferramentas.

  

SILÍCIO - É praticamente pouco usado sozinho. Torna os aços de forjamento

  difícil e praticamente não soldáveis. É usado em geral em ligas com o Mn, Mo, Cr.

  O Si é o único metalóide que pode ser utilizado nos aços sem prejudicá- los. Aumenta a temperatura e a penetração de tempera, assim como a elasticidade e a resistência. Suprime o magnetismo. Acalma os aços e melhora a resistência à corrosão atmosférica.

  

TUNGSTÊNIO- Elemento importante na formação de aços rápidos. Dá aos

aços maior capacidade de corte e maior dureza.

  Os aços rápidos com liga de W conservam o fio de corte mesmo quando, pelas condições de trabalho, aquecem ao rubro. Os aços com 13 a 18 % W apresentam grande resistência mesmo em elevadas temperaturas. São empregados em ferramentas de corte de todas as espécies.

  

VANADIO- O V é excelente desoxidante. Os aços que contem V são isentos de

  bolhas de gás e, portanto altamente homogêneos, dando a eles maior capacidade de forja, estampagem e usinagem. Em virtude de sua alta resistência, as ferramentas de aço V podem ter secções bastante reduzidas. O V entra em quase todas as ligas que compõem os aços rápidos.

  Geralmente os aços Cr-V contem 0,13 a 1,1 % C, 0,5 a 1,5 % Cr, 0,15 a 0,3 % V. São empregados na fabricação de talhadeiras para máquinas rebarbadoras e ferramentas para grandes esforços: chaves, alicates, alavancas, etc.

4. METAIS NÃO FERROSOS

  São metais que não contêm ferro em sua composição ou a quantidade de ferro é tão pequena que não chega a interferir nas propriedades desses metais. O primeiro metal descoberto foi o cobre, ainda na pré-história, no oriente médio e hoje os principais metais não ferrosos são:

  

Alumínio: Tem como matéria-prima a bauxita, mineral com cerca de 60% de

  óxido de alumínio. Sua condutividade térmica é alta (cerca de três vezes a do aço) e por isso é bastante usado em dissipadores de calor e utensílios de cozinha. Outro ponto muito forte é a resistência do alumínio à corrosão.

  

Chumbo — É um metal bastante maleável, com baixo ponto de fusão,

  quimicamente estável e resistente a vários tipos de corrosão. É utilizado em munição, laminados, ligas, pigmentos e baterias para automóvel. Por também ser um elemento tóxico, vem tendo o seu uso cada vez mais restrito.

  

Cobre - O cobre foi o primeiro metal que o homem extraiu da natureza, dando

  início à chamada Idade do Bronze. É um dos metais mais versáteis, dada sua combinação de propriedades elétricas, térmicas, mecânicas e químicas.

  

Latão: é uma liga de cobre e zinco na proporção mínima de 50% do primeiro.

  Sua cor é amarela e se aproxima da cor do cobre conforme aumenta a proporção deste. Aplicações: dobradiças, material elétrico, radiadores, parafusos, buchas e outras.

  

Bronze — Originalmente o termo bronze era empregado para ligas de cobre e

  estanho. Hoje, bronze é nome genérico para ligas de cobre cujos principais elementos não são níquel nem zinco. Uma de suas principais propriedades é a elevada resistência ao desgaste por fricção. Aplicações: válvulas de alta pressão, porcas dos fusos de máquinas, rodas dentadas, parafusos sem-fim, buchas e outras. Classificação: Bronze de estanho: é uma liga de cobre e estanho cuja proporção de estanho varia de 4 % a 20%. A cor varia do vermelho-ouro ao amarelo avermelhado. Bronze de alumínio: é uma liga com conteúdo de 4% a 9% de alumínio. Sua cor é parecida com a do latão.

  Bronze ao manganês: é uma liga de manganês na qual predomina o cobre. Sua cor varia do amarelo ao cinza.

  Bronze ao chumbo: é uma liga que contém 25% de chumbo. A cor desse bronze se aproxima ao do cobre.Bronze vermelho (ao zinco ): é uma liga de cobre, estanho e zinco, na qual predomina o cobre. Sua cor é amarelo-rosada. Bronze fósforo: é uma liga de cobre, estanho e uma quantidade de fósforo (material em forma de mineral do grupo de metalóides).

5. PROPRIEDADES DOS METAIS Propriedades Físicas

  É a capacidade de sofrer deformação (alteração na forma), sem sofre mudança na composição química.

  

Ex: Se colocarmos água fervente num copo descartável de plástico, o plástico

  amolece e muda sua forma. Mesmo mole, o plástico continua com sua composição química inalterada.

  Propriedades Químicas Quando existe alteração na composição química.

  

Ex: uma barra de aço (ferro + carbono) exposta ao tempo sofre corrosão –

  formação de óxido de ferro. Com isso, a composição da barra de aço passa a ser ferro + carbono + óxido de ferro.

  A resistência à corrosão é uma propriedade química. Entre as propriedades físicas, destacam-se as propriedades mecânicas, que se referem à forma como os materiais reagem aos esforços externos, apresentando deformação ou ruptura. As principais propriedades mecânicas são: elasticidade, plasticidade, resistência mecânica, dureza, ductilidade, fragilidade, tenacidade e resiliência.

  5.1 Elasticidade

  Pode ser definida como a capacidade que um material tem de retornar à sua forma e dimensões originais quando cessa o esforço que o deformava.

  5.2 Plasticidade

  É a capacidade que um material tem de apresentar deformação permanente apreciável, sem se romper. Associada à plasticidade está à deformação plástica (deformação permanente).

  5.3 Resistência Mecânica

  É a capacidade que o material tem de suportar a esforços externos (tração, compressão, dobramento etc.), sem se romper. Veja a seguir, a representação desses esforços externos.

  5.4 Dureza

  Significa a resistência à deformação plástica (deformação permanente). Para os mecânicos, dureza é a resistência à penetração de um material duro, em outro. Veja um ensaio de dureza:

  5.5 Ductibilidade

  Pode ser considerado o inverso da dureza, para os metalurgistas. É a capacidade que um material tem de aceitar a deformação plástica. Quanto maior for o grau de deformação plástica que se consegue, sem que ele se rompa, maior é a ductilidade do material. Dessa forma, quanto mais duro for o material, menos dúctil ele será.

  5.6 Tenacidade

  Tenacidade é a capacidade que o material tem de absorver energia durante o impacto e transformá-la em deformação plástica. Uma forma de exemplificar a tenacidade é comparando o material da carroceria dos carros antigos com as dos novos. Nos carros antigos, esse material apresentava dureza e resistência mecânica elevadas. Porém, durante uma batida, devido a sua baixa tenacidade, não eram capazes de absorver energia para a deformação plástica (eles quase não amassavam) e a energia do impacto era transferida para o motorista. Nos carros de hoje, o material da carroceria possui elevada tenacidade e, com isso, durante um impacto absorvem a energia e a transformam em deformação plástica. A tenacidade e a ductilidade andam sempre juntas. Materiais que apresentam boa ductilidade terão boa tenacidade.

  5.7 Fragilidade

  Materiais frágeis são aqueles que não apresentam nenhuma deformação plástica, apenas deformação elástica. Quando esses materiais são submetidos a esforços que ultrapassem a deformação elástica, eles se rompem. Exemplos de materiais frágeis são: concreto, cerâmicas, vidros etc.

  5.8 Resiliência

  É a capacidade que o material tem de absorver energia durante a deformação elástica e de liberá-la quando o esforço é retirado.

  Outras propriedades importantes dos materiais são:

Condutividade elétrica: é a capacidade que o material tem de transmitir ou

anular a passagem da carga elétrica.

  

Condutividade térmica: é a capacidade que o material tem de transmitir ou

anular a passagem de calor.

Resistência à corrosão: é a capacidade que o material tem de suportar

ataques de intempéries, de ácidos, atmosfera salina e etc.

6. TRATAMENTO TÉRMICO DOS AÇOS

  Já vimos que os elementos de liga servem para melhorar as propriedades dos metais, outra maneira de melhorar as propriedades (de dureza ou maleabilidade), por exemplo, é através do tratamento térmico, que consiste basicamente em aquecer e resfriar determinado material.

  Os tratamentos térmicos dividem-se em duas classes:

  1º - Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento, modificam as propriedades de toda a massa do aço, tais como:

  • Têmpera
  • Revenimento - Recozimento 2º - Os tratamentos que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial da peça. Esses tratamentos térmicos nos quais a peça é aquecida juntamente com produtos químicos e posteriormente resfriadas são:
  • Cementação
  • Nitretação

6.1 Têmpera

  É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,3% de carbono e consiste em aquecer um aço acima da zona crítica, mantê-lo aquecido por um determinado tempo e em seguida resfriá-lo bruscamente. O efeito principal da têmpera num aço é o aumento da dureza, e conseqüentemente torna o mais frágil e quebradiço.

  6.2 Revenimento

  É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço. O Revenimento é feito aquecendo-se a peça já temperada até certa temperatura resfriando-a em seguida que pode ser brusca ou lentamente conforme o caso.

  Efeitos do Revenimento

  Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques. Geralmente, toda peça temperada passa por um Revenimento.

  6.3 Recozimento

  O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação, trefilação etc.

  Efeitos do recozimento

  − Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua dureza normal. − Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente usinável.

  6.4 Cementação

  Muitas peças de mecânica necessitam ter elevada dureza externa para resistirem ao desgaste; entretanto, internamente precisam permanecer “moles”, para suportarem solavancos. Essas peças geralmente são em aço de baixa porcentagem de carbono.

  A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça, as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se tornará a camada. Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos. A qualidade dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.

6.5 Nitretação

  É um processo semelhante à cementação, que se faz aquecendo o aço a uma temperatura de na presença de um gás denominado Nitrogênio. Após algum tempo, obtém-se uma fina camada, extremamente dura, não havendo necessidade de se temperar a peça.

7. MÁQUINAS OPERATRIZES

  É uma máquina utilizada na fabricação de peças de diversos materiais (metálicas, plásticas, de madeira etc.), por meio da movimentação mecânica de um conjunto de ferramentas onde há um desprendimento de cavaco (resto de material) A máquina operatriz mais antiga é o torno:

7.1 Torno mecânico

  É uma máquina-ferramenta utilizada para executar operações de usinagem cilíndrica externa ou interna. A principal característica do torno é o movimento rotativo contínuo realizado pelo eixo-árvore transmitido à peça presa na placa, conjugado com o movimento de avanço da ferramenta de corte.

  

O torno básico é o torno universal; estudando seu funcionamento,

é possível entender todos os outros tipos de torno, por mais sofisticados

que sejam.

Torno de placa: é um torno de grande altura de pontas, empregado para

  tornear peças curtas e de grande diâmetro, tais como polias, volantes, rodas, etc.

  

Torno vertical: Com eixo árvore de rotação vertical, são empregados para

  tornear peças de grande tamanho, como volantes, polias, rodas dentadas, etc., as quais por seu grande peso podem ser montadas mais facilmente sobre a plataforma redonda horizontal que sobre uma plataforma vertical.

  

Torno revólver: Apresenta a característica fundamental que é o emprego de

  várias ferramentas convenientemente dispostas e preparadas para realizar as operações em forma ordenada e sucessiva o que obriga o emprego de dispositivos especiais, um dos quais é o porta ferramenta múltiplos, a “torre revólver”.

  

Torno horizontal: também chamado de torno universal são os mais comuns e

  mais usados freqüentemente, caracteriza-se pelo eixo árvore posicionado na horizontal. Não são utilizados para produção em série pela dificuldade na troca de ferramenta.

  As partes principais do torno universal são: placa, cabeçote fixo, recâmbio, caixa de engrenagem, barramento, carro principal e cabeçote móvel.

  

Cabeçote fixo: Cabeçote fixo é um conjunto constituído de carcaça,

  engrenagens e eixo árvore. O elemento principal do cabeçote é o eixo-árvore, também chamado de eixo principal, onde é montada a placa, que recebe o movimento de rotação dado na peça; o eixo-árvore é vazado de ponta a ponta, de modo a permitir a passagem de barras.

  

Alavancas de seleção: são alavancas para selecionar alguma rotação

  específica ou avanço automático na execução de roscas através do fuso ou torneamento através da vara.

  

Fuso: é um eixo com rosca trapezoidal que permite o avanço automático na

execução de roscas.

  

Vara: é um eixo cilíndrico com canal de chaveta que permite o avanço

  automático do carro principal para torneamento

  

Cabeçote móvel: O cabeçote móvel é a parte do torno que se desloca sobre

  o barramento, oposta ao cabeçote fixo; nele é possível além de ser usado como contra ponta em peças de grandes dimensões fixarem algumas ferramentas como mandril para operação de furação, e é composto de: .

  

Grade: Nela é montado o recâmbio que é a parte responsável pela

transmissão do movimento de rotação do cabeçote fixo para a caixa Norton.

  

Caixa Norton: Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por

  carcaça, eixos e engrenagens; serve para transmitir e selecionar o movimento de avanço automático para o carro principal na execução de roscas e torneamento.

  

Carro principal: O carro principal é um conjunto formado por avental, mesa,

  carro transversal, carro superior e porta-ferramenta. O avanço do carro principal pode ser manual ou automático. No avanço manual, o giro do volante movimenta uma roda dentada, que engrenada a uma cremalheira fixada no barramento, desloca o carro na direção longitudinal.

  

Carro transversal: permite o avanço transversal em relação ao eixo da peça

  para operações de faceamento

  

Carro superior: permite o avanço longitudinal em relação ao eixo da peça,

  possui um anel graduado que permite maior precisão de torneamento e pode ser inclinado para torneamento cônico.

  

Castelo ou porta ferramenta: é o local onde são fixados os suportes de

ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto.

  

Placa: É um tipo de acessório do torno onde a peça é fixada por castanhas de

aperto simultâneo ou independente.

  Placa de três castanhas: Serve para fixar peças de formato cilíndrico.

  Placa de quatro castanhas: serve para fixar peças quadradas e também tornear excêntricos.

  Placa lisa: Serve para fixar peças de formato irregular.

  Principais movimentos do torno:

  1) Movimento principal ou de corte: é o movimento de rotação que se dá através de um eixo árvore montado num conjunto de engrenagens que transmitem o movimento à peça presa na placa. 2) Avanço: é movimento que se dá através do avanço longitudinal em relação ao eixo da peça chamado também de torneamento.

  3) Penetração: é o movimento que se dá através do avanço transversal em relação ao eixo da peça determinando também a espessura do cavaco.

8. OPERAđỏES COM O TORNO

  O torneamento exige três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta: corte, avanço e penetração. Variando os movimentos, a posição e o formato da ferramenta, é possível realizar grande variedade de operações, tais como: faceamento, torneamento cilíndrico, furação, torneamento cônico, interno, externo, sangramento, corte e recartilhamento.

  8.1 Torneamento cilíndrico

  O torneamento cilíndrico consiste em dar um formato cilíndrico a um material em rotação submetido à ação de uma ferramenta de corte. Essa operação é uma das mais executadas no torno e tem a finalidade de produzir eixos e buchas ou preparar material para outras operações.

  8.2 Faceamento

  Faceamento é a operação que permite fazer no material uma superfície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo a obter uma face de referência para as medidas que derivam dessa face

  8.3 Furação

  A furação permite abrir furos de centro em materiais que precisam ser trabalhados entre duas pontas ou entre placa e ponta. Também é um passo prévio para fazer furo com broca comum.

  8.4 Roscas

  O torno permite que se façam roscas externas e internas com passo métrico ou n° de fios por polegada através da ação de uma ferramenta de corte.

  8.5 Broqueamento

  A furação no torno também serve para fazer uma superfície cilíndrica interna, passante ou não, pela ação da ferramenta deslocada paralelamente ao torno. Essa operação também é conhecida por broqueamento e permite obter furos cilíndricos com diâmetro exato em buchas, polias, engrenagens e outras peças.

  8.6 Torneamento cônico externo e interno

  Operação muito comum, o torneamento cônico externo e interno que consiste em tornear superfícies de diâmetros diferentes ao longo do seu comprimento.

  8.7 Roscar manualmente

  Consiste em abrir roscas internas ou externas manuais com auxílio de machos e cossinetes.

  8.8 Sangrar e Cortar

  Sangrar e cortar no torno consiste em abrir canais através da ação de uma ferramenta especial chamada de bedame que penetra no material perpendicularmente ao eixo do torno, podendo chegar a separar o material, caso em que se obtém o corte. É usada na fabricação de arruelas, polias, eixos roscados e canais para alojar anéis de trava ou vedação.

  8.9 Recartilhar

  Pelo emprego de uma ferramenta chamada recartilha, obtém-se no torno a superfície com serrilhado desejado. Essa ferramenta executa na superfície da peça uma série de estrias ou sulcos paralelos ou cruzados.

9. FERRAMENTAS DE CORTE DO TORNO

9.1 Aço rápido

  As ferramentas de aço rápido possuem, além do carbono, vários elementos de liga, tais como tungstênio (W), cobalto (Co), cromo (Cr), vanádio (V), molibdênio (Mo) e boro (B), que são responsáveis pelas propriedades de resistência ao desgaste e aumenta a resistência de corte em temperatura de até 550º C, possibilitando maior velocidade de corte em relação às ferramentas de aço carbono. Outra vantagem das ferramentas de aço rápido é que são reafiáveis, além de que um grande número de arestas de corte pode ser produzido numa mesma ferramenta. As ferramentas de aço rápido são comercializadas em forma de bastões de perfis quadrados, redondos ou lâminas, conhecidos como bites.

  9.2 Cerâmica

  As ferramentas de cerâmica são pastilhas sintetizadas, com uma quantidade aproximada de 98 a 100% de óxido de alumínio; possuem dureza superior à do metal duro e admitem velocidade de corte cinco a dez vezes maior. São utilizadas nas operações de acabamento de materiais tais como ferro fundido e ligas de aço; sua aresta de corte resiste ao desgaste sob temperatura de 1200ºC.

  9.3 Metal duro

  Metal duro ou carboneto metálico compõe as ferramentas de corte mais utilizadas na usinagem dos materiais na mecânica. O metal duro difere totalmente dos materiais fundidos, como o aço; apresenta-se em forma de pó metálico de tungstênio (W), tântalo (Ta), cobalto (Co) e titânio (Ti), misturados e compactados na forma desejada. O último estágio de fabricação do metal duro é a sinterização, em que se tornam uma peça acabada de metal duro em forma de pastilha, sob uma temperatura entre 1300 e 1600º C. Todo esse processo garante ao metal duro grande resistência ao desgaste, até a temperatura de 800ºC a dureza mantém-se inalterada. Devido à alta dureza, os carbonetos possuem pouca tenacidade e necessitam de suportes robustos para evitar vibrações. As pastilhas de metal duro podem ser fixadas por soldagem, sendo afiáveis, ou mecanicamente, por meio de suportes especiais que permitem intercâmbio entre elas e neste caso não são reafiáveis; são apresentadas em diversas formas e classes, adequadas a cada operação; a escolha das pastilhas é feita por meio de consulta a tabelas específicas dos catálogos de fabricantes.

  As ferramentas podem variar também pelo tipo de operação e acabamento que se deseja veja alguns exemplos de operações externas:

  1. Cortar

  2. Cilindrar à direita

  3. Sangrar

  4. Alisar

  5. Facear à direita

  6. Sangrar com grande dimensão

  7. Desbastar à direita

  8. Cilindrar e facear à esquerda

  9. Formar

  10. Roscar Operações internas

  1. Desbastar

  2. Alisar

  3. Sangrar

  4. Formar

  5. Roscar

  6. Tornear com haste

  Ângulos da ferramenta de corte

  O corte é realizado pelo ataque da cunha da ferramenta na peça; o rendimento desse ataque depende dos valores dos ângulos da cunha, pois é esta que rompe as forças de coesão do material da peça. Os ângulos e superfícies na geometria de corte das ferramentas são elementos fundamentais para o rendimento e a durabilidade delas. A denominação das superfícies da ferramenta, dos ângulos e das arestas é normalizada pela norma brasileira NBR 6163/90.

  Os ângulos da ferramenta de corte são classificados em: de folga, de cunha, de saída, de ponta, de posição e de inclinação de aresta cortante.

  Ângulo de folga

  É o ângulo formado entre a superfície de folga e o plano de corte medido no plano de medida da cunha cortante; influencia na diminuição do atrito entre a peça e a superfície principal de folga. Para tornear materiais duros, o ângulo deve ser pequeno; para materiais moles, deve ser maior. Geralmente, nas ferramentas de aço rápido está entre 6 e 12º e em ferramentas de metal duro, está entre 2 e 8º.

  Ângulo de cunha

  Formado pelas superfícies de folga e de saída; é medido no plano de medida da cunha cortante. Para tornear materiais moles, β= 40 a 50º; materiais tenazes, como aço, β = 55 a 75º; materiais duros e frágeis, como ferro fundido e bronze, β = 75 a 85º.

  Ângulo de saída

  Formado pela superfície de saída da ferramenta e pelo plano de referência medido no plano de medida; é determinado em função do material, uma vez que tem influência sobre a formação do cavaco e sobre a força de corte. Para tornear materiais moles, g = 15 a 40º; materiais tenazes, g = 14º; materiais duros, g = 0 a 8º. Geralmente, nas ferramentas de aço rápido, g está entre 8 e 18º ; nas ferramentas de metal duro, entre -2 e 8º .

  Ângulo da ponta

  É formado pela projeção das arestas lateral e principal de corte sobre o plano de referência e medido no plano de referência; é determinado conforme o avanço. O campo de variação situa-se entre 55 e 120º e o valor usual é 90º.

  Ângulo de posição principal

  Formado pela projeção da aresta principal de corte sobre o plano de referência e pela direção do avanço medido no plano de referência. Direciona a saída do cavaco e influencia na força de corte. A função do ângulo é controlar o choque de entrada da ferramenta. O campo de variação deste ângulo está entre 30 e 90º; o valor usual é 75º.

  Ângulo de inclinação da aresta cortante

  É o ângulo formado entre a aresta principal de corte e sua projeção sobre o plano de referência medido no plano de corte. Tem por finalidade controlar a direção do escoamento do cavaco e o consumo de potência, além de proteger a ponta da ferramenta e aumentar seu tempo de vida útil; o ângulo de inclinação pode variar de -10 a + 10º; em geral, l = -5º.

10. FRESADORA

  Consiste numa operação de usinagem em que o metal é removido por uma ferramenta giratória – denominada fresa – de múltiplos gumes cortantes. Cada gume remove uma pequena quantidade de metal em cada revolução do eixo onde a ferramenta é fixada. A máquina ferramenta que realiza a operação é denominada Fresadora.

  O corpo é uma espécie de carcaça de ferro fundido, de base reforçada e geralmente de formato retangular na qual a máquina fica apoiada. Ele sustenta os demais órgãos da Fresadora. A mesa serve de apoio para as peças que vão ser usinadas e que podem ser montadas diretamente sobre elas, ou por meio de acessórios de fixação sendo dotada de ranhuras que permitem o alojamento de morsas, cabeçotes e mesas divisoras. O carro transversal é uma estrutura de ferro fundido de formato retangular sobre a qual desliza e gira a mesa em plano horizontal. Na base inferior, o carro transversal está acoplado ao suporte da mesa por meio de guias. Com o auxílio de porca e fuso, ele desliza sobre o suporte e esse movimento pode ser realizado manual ou automaticamente por meio da caixa de avanços. Ele pode ser imobilizado por meio de um dispositivo adequado. O suporte da mesa serve de base de apoio para a mesa e seus mecanismos de acionamento. É uma peça de ferro fundido que desliza verticalmente no corpo da máquina por meio de guias, é acionada por um parafuso e uma porca fixa. Quando necessário, pode ser imobilizado por meio de dispositivos de fixação. A caixa de velocidade do eixo principal é formada por uma série de engrenagens que podem ser acopladas com diferentes relações de transmissão, fornecendo ao eixo principal grande variedade de rotações de trabalho. Está alojada na parte superior do corpo da máquina. Seu acionamento é independente do da caixa de avanços. Isso permite determinar as melhores condições de corte. A caixa de velocidade de avanço possui uma série de engrenagens montadas na parte central do corpo da Fresadora. Em geral, recebe o movimento diretamente do acionamento principal da máquina. As diversas velocidades de avanço são obtidas por meio do acoplamento de engrenagens que deslizam axialmente. Em algumas Fresadoras, a caixa de velocidade de avanço está colocada no suporte da mesa com um motor especial e independente do acionamento principal da máquina. O acoplamento com o fuso da mesa ou do suporte da mesa é feito por meio de um eixo extensível com articulação tipo cardam

  Características da Fresadora

  Para a usinagem de materiais na Fresadora, utiliza-se a fresa, uma ferramenta de corte de múltiplas arestas que é montada no eixo porta fresas. Isso permite que a Fresadora realize uma grande variedade de trabalhos em superfícies situadas em planos paralelos, perpendiculares ou formando ângulos diversos. Permite também, construir ranhuras circulares e elípticas, além de fresar formatos esféricos, côncavos e convexos, com rapidez e exatidão de medidas.

  Funcionamento Na Fresadora, a operação se dá por dois movimentos essenciais.

  1. O movimento de corte (da ferramenta em rotação contínua);

  2. O movimento de avanço da peça, que é fixada a uma mesa que se movimenta segundo três eixos ortogonais, ou é dotada de movimento giratório por meio de fixação em placas giratórias da mesa divisora ou cabeçote divisor.

  Tipos de Fresadoras

  As máquinas Fresadoras são geralmente classificadas de acordo com a posição do eixo-árvore em relação à mesa de trabalho e de acordo com o tipo de trabalho que realizam. Assim, de acordo com a posição do eixo-árvore, elas podem ser: Horizontal; Vertical ou Mista. De acordo com o trabalho que realizam, elas podem ser: Copiadora; Geradora de engrenagens; Pantográfica e Universal. A Fresadora é horizontal quando seu eixo-árvore é paralelo à mesa da máquina.

  Se o eixo for perpendicular à mesa a Fresadora é vertical.

  Na fresagem, a ferramenta multicortante chamada de fresa retira cavacos por meio de movimentos circulares enquanto que a peça se desloca com movimentos retilíneos.

  Para cortar o material, os dentes da fresa têm forma de cunha que apresentam os seguintes ângulos: · ângulo de saída y · ângulo de cunha β · ângulo de folga α O ângulo de cunha (β) é aquele que dá a ferramenta maior ou menor resistência à quebra. Isso significa que, quanto maior é o ângulo de cunha mais resistente é a fresa. De acordo com o ângulo de cunha (β), as fresas são classificadas em W, N, H. A escolha do ângulo adequado está relacionada com o material e o tipo de peça a ser usinada. Assim, para materiais não-ferrosos de baixa dureza, como o alumínio, o bronze, o plástico, etc., as fresas do tipo W são empregadas por terem um ângulo de cunha menor (β= 57°).

  Para a fresagem de materiais de dureza média, como aço até 700

2 N/mm , empregam-se as fresas do tipo N, que têm um ângulo de cunha de valor médio (β=73°).

  Finalmente, para fresar materiais duros e quebradiços e aços com mais

  2 de 700 N/mm , emprega-se a fresa do tipo H, que têm um ângulo (β = 81°).

  Quanto à disposição dos dentes na ferramenta, estes podem estar paralelos ao eixo da fresa, possuir formato helicoidal no próprio corpo da ferramenta ou podem ser dentes postiços (insertados) que são as pastilhas de metal duro intercambiáveis.

10.1 Tipos de fresa

  Existem muitos tipos de fresas classificadas de acordo com critérios como operações que realizam formato e disposição dos dentes. Assim, temos: Fresas planas: são fresas usadas na usinagem de superfícies planas, na abertura de rasgos e canais. As ilustrações a seguir mostram fresas planas. Fresa cilíndrica tangencial É utilizada para a operação de desbaste, ou seja, uma retirada mais bruta de material, sua ação é dada pelo corte tangencial em relação à peça.

  Fresa cilíndrica frontal: Também utilizada para operação de desbaste, porém seu avanço de corte é dado no sentido radial em relação à peça.

  Fresa de disco e dentes alternados Fresa para ranhura em T ou Woodruff de haste reta Fresas angulares: são fresas usadas na usinagem de perfis em ângulo, como encaixes do tipo rabo de andorinha. Fresa angular para rasgos retos Fresa de ângulo duplo

  Fresas de perfil constante: São fresas usadas para abrir canais.

  Fresa angular com haste cilíndrica Fresa circular Tem seu perfil constante e serve para abrir e filetar rasgos e canais de pequena espessura.

  Fresa de perfil constante semicircular convexa Fresa de perfil constante semicircular côncava Fresa módulo Usada para fazer dentes de engrenagens e roda dentada, cremalheiras e coroas

  Fresa caracol Também usada para fazer dentes de engrenagens e roda dentada, cremalheiras e coroas Fresas de dentes postiços (ou cabeçote para fresar): possuem dentes postiços de metal duro.

  Trem de fresagem Para a execução de fresagem de peças com perfis diferentes.

  A ferramenta fresa deve trabalhar concentricamente em relação ao eixo- árvore da máquina-ferramenta. Quando isso não acontece, as navalhas ou dentes mais salientes da fresa sofrem um desgaste prematuro e um esforço demasiado que ocasiona ondulações na superfície da peça e, conseqüentemente, diminuição da produtividade.

  A fixação da fresa é feita por meio de mandris e porta fresas adequadas. Os modos de fixação das fresas também determina suas variadas denominações, ou seja: Fresa de topo com haste paralela, fixada por mandril porta pinça Fresa de topo com haste cônica; fixada diretamente no eixo árvore com auxílio de mandril cônico com tirante.

  Fresa de topo tipo Chipmaster, com haste cilíndrica e rosca externa fixado por mandril Clarkson.

11. VELOCIDADE DE CORTE

  Para que haja corte de um determinado material por meio de uma ferramenta, é necessário que o material ou a ferramenta se movimente um em relação ao outro. O modo para determinar ou comparar a rapidez desse movimento é a velocidade de corte, representada pelo símbolo Vc.

  

Velocidade de corte é o espaço percorrido pela ferramenta ou peça em uma

unidade de tempo.

  Em algumas máquinas-ferramenta onde o movimento de corte é rotativo, por exemplo, o torno, a Fresadora e a Furadeira, a peça ou a ferramenta é submetida a um movimento circular. Por isso, a velocidade de corte é representada pelo diâmetro do material ou da ferramenta (Ø ou D), multiplicado pelo número de rotações (n) por minuto em que o material ou ferramenta está girando.

  Para calcular a velocidade de corte temos a fórmula:

  Onde: = 3,14 constante

  V= velocidade de corte em minutos D= diâmetro da peça ou ferramenta N= número de rotações por minuto da peça ou ferramenta

  Fatores que influenciam na velocidade de corte:

  1) Material da peça: quanto maior a dureza da peça a ser usinada maior será o desenvolvimento de calor, portanto a velocidade de corte tem que ser menor. 2) Material da ferramenta: quanto maior a resistência que a ferramenta tenha a altas temperaturas, maior será a velocidade de corte.

  3) Tipo de operação e qualidade superficial: a velocidade de corte usada para desbaste não deve ser a mesma para dar acabamento.

  Existem tabelas que padronizam algumas velocidades de corte em relação ao material da peça e da ferramenta e quanto ao tipo de operação.

  Esta tabela encontra-se no final da apostila e é usada no calculo de rotação por minuto que é dado pela fórmula: Onde: N= número de votas por minuto (RPM) Vc= velocidade de corte D= diâmetro da peça ou ferramenta.

12. FURADEIRA

  Furadeira é uma máquina-ferramenta que permite executar operações como furar, roscar com machos, rebaixar, escarear e alargar furos. Essas operações são executadas pelo movimento de rotação e avanço das ferramentas fixadas no eixo principal da máquina. O movimento de rotação é transmitido por um sistema de engrenagens ou de polias, impulsionados por um motor elétrico. O avanço é transmitido por um sistema de engrenagem (pinhão e cremalheira) que pode ser manual ou automático.

  Tipos de Furadeira

  A escolha da Furadeira está relacionada ao tipo de trabalho que será realizado. Assim, temos: Furadeira portátil; Furadeira de bases magnética; Furadeira de coluna; Furadeira radial; Furadeira múltipla; Furadeira de fusos múltiplos.

  A Furadeira portátil é usada em montagens, na execução de furos de fixação de pinos, cavilhas e parafusos em peças muito grandes como turbinas e carrocerias, quando há necessidade de trabalhar no próprio local devido ao difícil acesso de uma Furadeira maior.

  A Furadeira de coluna tem esse nome porque seu suporte principal é uma coluna na qual estão montados o sistema de transmissão de movimento, a mesa e a base. A coluna permite deslocar e girar o sistema de transmissão e a mesa, segundo o tamanho das peças. A Furadeira de coluna pode ser: a) De bancada (também chamada de sensitiva, porque o avanço da ferramenta é dado pela força do operador) - tem motores de pequena potência e é empregada para fazer furos de até 15 mm de diâmetro. A transmissão do movimento é feita por meio de sistema de polias e correias.

  b) De piso - geralmente usada para a furação de peças grandes com diâmetros maiores do que os das Furadeira de bancada. Possui uma mesa giratória que permite maior aproveitamento em peças com formatos irregulares. Apresenta, também, mecanismo para avanço automático do eixo árvore. Normalmente a transmissão de movimento é feita por engrenagens. c) A Furadeira radial é empregada para abrir furos em peças pesadas volumosas e difíceis de alinhar. Possui um potente braço horizontal que pode ser abaixado e levantado e é capaz de girar em torno da coluna. Esse braço, por sua vez, contém o eixo porta-ferramenta que também pode ser deslocado horizontalmente ao longo do braço. Isso permite furar em várias posições sem mover a peça. O avanço da ferramenta também é automático.

  d) A Furadeira múltipla possui vários fusos alinhados para executar operações sucessivas ou simultâneas em uma única peça ou em diversas peças ao mesmo tempo. É usada em operações seriadas nas quais é preciso fazer furos de diversas medidas. A Furadeira de fusos múltiplos é aquela na qual os fusos trabalham juntos, em feixes. Cada um dos fusos pode ter uma ferramenta diferente de modo que é possível fazer furos diferentes ao mesmo tempo na mesma peça. Em alguns modelos, a mesa gira sobre seu eixo central. É usada em usinagem de uma só peça com vários furos, como blocos de motores, por exemplo, e produzida em grandes quantidades de peças seriadas.

13. BROCA

  É uma ferramenta de corte geralmente de forma cilíndrica, fabricada com aço rápido, aço carbono, ou com aço carbono com ponta de metal duro soldada ou fixada mecanicamente, destinada à execução de furos cilíndricos. Essa ferramenta pode ser fixada em máquinas como Torno mecânico, Fresadora, Furadeira, Mandriladora. Nos Tornos, as brocas são estacionárias, ou seja, o movimento de corte é promovido pela peça em rotação. Já nas Fresadoras, Furadeiras e nas mandriladoras, o movimento de corte é feito pela broca em rotação.

  As brocas se dividem basicamente em haste, corpo e ponta. A haste é a parte que fica presa à máquina. Ela pode ser cilíndrica ou cônica, dependendo de seu diâmetro.

  O corpo é a parte que serve de guia e corresponde ao comprimento útil da ferramenta. Quando se trata de broca helicoidal, o corpo tem dois canais em forma de hélice espiralada. No caso de broca canhão, ele é formado por uma aresta plana.

  A ponta é a extremidade cortante que recebe a afiação. Forma um ângulo de ponta (s) que varia de acordo com o material a ser furado.

  Broca helicoidal com haste cilíndrica Broca helicoidal com haste cônica Além das brocas helicoidais existem outros tipos de brocas para operações diversas:

  

Broca de centrar: é usada para abrir um furo inicial que servirá como guia no

  local do furo que será feito pela broca helicoidal. Além de furar, esta broca produz simultaneamente chanfros ou raios. Ela permite a execução de furos de centro nas peças que vão ser torneadas, fresadas ou retificadas. Esses furos permitem que a peça seja fixada por dispositivos entre pontas e tenha movimento giratório.

  

Broca escalonada simples e múltipla: serve para executar furos com

rebaixos em uma única operação. É empregada em grande produção industrial.

  

Broca canhão: tem uma única aresta cortante. É indicada para trabalhos

  especiais como furos profundos, garantindo sua retitude, onde não há possibilidade de usar brocas helicoidais

  

Broca para furação curta: é utilizada em máquinas-ferramenta CNC, na

  furação curta de profundidade de até quatro vezes o diâmetro da broca. É provida de pastilhas intercambiáveis de metal duro

  

Broca com pastilha de metal duro: para concreto tem canais projetados para

  facilitar o transporte do pó, evitando o risco de obstrução ou aquecimento da broca. Diferencia-se da broca com pastilha de metal duro para metais pela posição e afiação da pastilha.

  

Broca com furo para fluido de corte: é usada em produção contínua e em

  alta velocidade, principalmente em furos profundos. O fluido de corte é injetado sob alta pressão. No caso de ferro fundido, a refrigeração é feita por meio de injeção de ar comprimido que também ajuda a expelir os cavacos.

14. PLAINA LIMADORA

  A plaina limadora é uma maquina ferramenta que consiste em realizar as operações de aplainamento, rasgos, estrias, rebaixos e chanfros através do movimento retilíneo alternado da ferramenta sobre a superfície a ser usinada. Normalmente utilizada para operações de desbaste, dependendo do tipo de peça que está sendo usinada, pode ser necessária a utilização de outras máquinas ferramentas para realizar as operações de acabamento. Pode-se destacar também que as operações realizadas na plaina limadora, normalmente são feitas a seco, quando necessário é colocado emulsão na superfície da peça.

  A plaina de mesa é semelhante a plaina limadora, porém o movimento retilíneo alternado é dado na mesa e a ferramenta é fixada

  Principais elementos da plaina

  1) Torpedo: é responsável pelo movimento retilíneo alternado, principal movimento executado pela máquina, de ataque e recuo da ferramenta.

  2) Cabeçote: com anel graduado para executar a profundidade de corte e também é possível fazer a inclinação para aplainamento em posição angular

  3) Mesa: onde é fixada a peça através de uma morsa ou na própria mesa, esta recebe movimento manual ou automático no sentido transversal ao do torpedo e também é possível erguer ou abaixá-la.

15. NOđỏES SOBRE ROSA

  Rosca é uma saliência ou sulco de formatos e perfis uniformes que desenvolvem com inclinação constante em peças cilíndricas. Possibilitam a união de peças e facilita sua desmontagem e também a transmissão de movimento de avanço em máquinas. Ex.: Morsa, Torno e Macaco.

  Tipos de roscas

  Os diversos tipos de roscas podem se diferenciar pelo formato do perfil ou filete condicionando suas aplicações. Exemplos:

  

Triangular: Parafusos e porcas de fixação na união de peças. Ex.: Fixação da

carro roda do .

  

Quadrada: Parafusos que sofrem grandes esforços e choques .

  Ex.: Prensas e morsas .

  

Trapezoidal: Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. Ex.:

Fusos de máquinas .

  Podem ser de uma entrada ou mais:

  Roscas sistema métrico (ISO) internacional

  É uma rosca de perfil triangular, com vértice achatado, inclinação do filete de 60° e tem seu passo e diâmetros indicados em milíme tro.

  Rosca whitworth (sistema Inglês)

  É uma rosca de perfil triangular, com vértice e raiz arredondados, inclinação do filete de 55° e seu passo é indicado pela quantidad e de fios por polegada.

  Rosca US e SAE (sistema Americano)

  É uma rosca de perfil triangular com vértice achatado, inclinação do filete de 60° e seu passo é indicado pela quantidade de fios por polegada

16. FERRAMENTAS DE CORTE MANUAIS

16.1 Ferramentas de roscar

  1) Machos: ferramenta de corte utilizada na abertura de roscas internas em furos passantes ou não.

  2) Cossinetes: ferramenta de corte utilizada na abertura de roscas externas em peças cilíndricas 3) Desandadores: é uma ferramenta utilizada como dispositivo auxiliar ao macho e cossinetes.

  a) Para macho

  b) Para cossinetes

16.2Serra

  É uma ferramenta manual de um arco de aço carbono, onde deve ser montada uma lâmina de aço carbono, dentada e temperada. É uma ferramenta manual de um arco de aço carbono, onde deve ser montada uma lâmina de aço carbono, dentada e temperada

  O arco de serra caracteriza-se por ser regulável ou ajustável de acordo com o comprimento. A lâmina de serra é caracterizada pelo comprimento e pelo número de dentes por polegada. Comprimento: 8" - 10" - 12". Número de dentes por polegada: 18 -24 e 32.

  1. A serra manual é usada para cortar materiais, para abrir fendas e rasgos.

  2. Os dentes das serras possuem travas, que são deslocamentos laterais dos dentes em forma alternada, a fim de facilitar o deslizamento da lâmina durante o corte.

  3. A lâmina de serra deve ser selecionada, levando-se em consideração:

  a) a espessura do material a ser cortado, que não deve ser menor que dois passos de dentes.

  b) O tipo de material, recomendando-se maior número de dentes para materiais duros.

  4. A tensão da lâmina de serra no arco deve ser a suficiente para mantê-la firme.

  5. Após o uso do arco de serra a lâmina deve ser destensionada.

16.3 Lima

  A Lima é uma ferramenta manual ou mecânica consistente de uma dura haste de aço com ranhuras, usada para desbastar outras peças, sejam elas de metais mole, como alumínio ou latão, ou de outros materiais como os aços de maior dureza. As Limas são ferramentas de aplicação geral usadas principalmente para ajustes mecânicos.

  Existem vários tipos de limas, quer quanto à sua forma, como ao fim a que se destinam: Quanto ao formato, as limas podem ser chatas, paralelas, de meia-cana, • redondas, quadradas ou triangulares, de forma a ajustarem-se à superfície sobre a qual vão trabalhar. Quanto ao fim a que se destinam, as limas podem dividir-se em • bastardas ou murças as bastardas destinam-se a cortar uma grande quantidade de material excedente; as limas murças destinam-se ao acabamento perfeito da peça trabalhada. As bastardas possuem um intervalo entre os dentes superior ao da lima • murça. As limas para madeira chamam-se usualmente de grosas e o intervalo entre dentes é superior ao das limas bastardas. Existem limas especiais, de tungstênio e diamantadas, de finíssima espessura, para trabalhos especiais essas limas são denominadas como limas agulha. As formas mais comuns são: As limas podem ser de picado simples ou cruzado, e classificam-se em bastardas e murças:

  Picado simples: Picado duplo ou cruzado:

  Limas agulha: Aplicações práticas de limagem:

  Para atingir o resultado desejado no trabalho, a lima deve ser utilizada corretamente. Para cada tipo de serviço existe um modelo de lima, assim como uma forma de manejá-la.

  A ação de limar

  Basicamente, há três formas de trabalhar com a lima:

  

Limagem reta: movimento de vaivém longitudinal. A lima é empurrada sobre a

peça diretamente para frente ou ligeiramente na diagonal.

  

Translimagem: com as mãos segurando as extremidades, a lima é empurrada

e puxada sobre a peça.

  

Limagem em torno: a lima é movimentada contra a peça, que gira num torno.

  Para peças que possam ser danificadas devido à pressão no torno, devem ser colocados protetores de zinco, cobre ou alumínio entre elas e as garras do torno.

  Posição correta da peça na morsa para uma correta limagem Posição correta para segurar a lima.

  TABELAS

  

REFERÊNCIAS

  UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL. Química na

  Siderurgia. BIANCO, Solange Borgs Romeiro PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDO DO SUL. Usinagem Plaina Limadora

  CENTRO ESTADUAL DE EDUCAđấO TECNOLốGICA PAULA SOUZA

  Apostila de tecnologia mecânica – I, disponível em http://www.etepiracicaba.org.br/cursos/apostilas/mecanica/1_ciclo/tec_mecanica1.pdf

Novo documento