Projetando produtos metálicos

Fernando Duarte
22 de jan. de 2019
7 min de leitura

Descubra as formas mais usadas de transformar metais em produtos manufaturados.

CORTE E DOBRA DE CHAPA

Laser – processo que concentra feixes de luz altamente focalizados, formando uma espécie de “lâmina” para realizar cortes específicos no aço. Dependendo da potência do laser, pode ser utilizado em materiais finos, como folha de papel, até em aço com mais 50 mm de espessura. Entretanto, no metal, o custo-benefício torna-se ideal em peças com espessura entre 0,5 mm e 10 mm.

Plasma – utiliza gás em alta temperatura para cortar qualquer material que conduza eletricidade. É adequado para materiais ferrosos ou não ferrosos e metais em qualquer estado – incluindo os oxidados, pintados ou raspados. Em geral, corta espessuras com bitolas de até duas polegadas (50,8 mm). Entretanto, as recentes atualizações tecnológicas possibilitam a perfuração a plasma em metais com 75 mm de espessura e corte em metais com 160 mm. No metal, seu custo-benefício é mais vantajoso em perfis e chapas de aço com espessura entre 10 mm e 25 mm.

Oxicorte – um jato de oxigênio puro é jogado na área de corte, provocando a formação de óxidos líquidos do metal. Essa reação é altamente exotérmica, gerando calor suficiente para romper o aço em duas partes. No metal, esse método leva vantagem em relação aos demais se o aço final não exigir acabamento refinado e também em peças com mais de 50 mm de espessura.

Jato D’água – tem uma característica única, pois corta o metal com um jato d´água. Pode, inclusive, perfurar qualquer tipo de material, metálicos ou não metálicos – a única exceção é o vidro temperado, que se rompe. O equipamento gera pressão na água, convertendo-a em velocidade supersônica, que pode superar quatro vezes a velocidade do som, além de adicionar material abrasivo – carbeto de silício, coríndon ou sílica. Essa combinação pode perfurar aços com até 300 mm de espessura, além de proporcionar cortes mais versáteis do que os demais processos.

Dobradeiras manuais As dobradeiras manuais são máquinas acionadas manualmente e de grande uso nas indústrias que produzem gabaritos, perfis, gabinetes de máquinas, armários etc. Estas máquinas se movimentam pela aplicação da força de um ou mais operadores.

Para operar essas máquinas, o trabalhador precisa ter conhecimentos de cálculo de dobra, de preparação do material e de ajuste da dobradeira. Dependendo do trabalho a ser executado, as dobras são feitas com o auxílio de dispositivos especiais, existentes ou adaptados à viradeira.

Dobramento à máquina O dobramento à máquina costuma ser executado numa prensa dobradeira. É uma máquina que executa operações de dobramento em chapas de diversas dimensões e espessuras, com medidas predeterminadas. É, geralmente, uma máquina de grandes dimensões, formada por uma barra de pressão à qual é acoplado o estampo com movimento vertical, e uma matriz localizada na mesa inferior da máquina. Grande número de prensas dobradeiras apresenta a mesa inferior fixa e a barra de pressão móvel. Entretanto, podem-se encontrar modelos que têm a barra fixa e a mesa inferior móvel. Muitas dobradeiras chegam a atingir mais de 6 m de comprimento. O trabalho é feito por meio da seleção de punções e matrizes, de acordo com as medidas e o formato que se deseja dar à chapa.

A prensa dobradeira pode se movimentar por energia mecânica ou hidráulica. Alguns modelos mais recentes têm comandos orientados por computador, que permitem fazer uma série de dobras diferentes na mesma peça, reduzindo o manuseio e o tempo de fabricação.

CALANDRAGEM

A calandra é constituída por um conjunto de rolos ou rolos cilindros, com cilindros movimento giratório e pressão regulável. O material a ser curvado é colocado entre rolosque giram e pressionam até que o curvamento esteja de acordo com as dimensões desejadas.

Rolos fixos e móveis A calandra permite curvar peças de acordo com o raio desejado. O curvamento é feito por meio dos rolos, que podem ser fixos ou fixos móveis. móveis Rolo fixo é Rolo fixo aquele que tem apenas o movimento giratório. Rolo móvel Rolo móvel é Rolo móvel aquele que, além de girar, também pode ser movimentado para cima e para baixo. Desse modo, o raio de curvatura varia de acordo com a distância entre os rolos. Nas calandras podem ser curvadas chapas de acordo com o raio desejado. Quando se quer produzir um cone, cujos raios de curvatura são diferentes, recorre-se a um tipo especial de calandra. Ela possui rolos inferiores que se deslocam inclinados entre si, no sentido vertical.

Calandras para chapas Têm geralmente 3 ou 4 rolos. As de 3 rolos 3 rolos são as mais usadas na indústria e nelas os rolos estão dispostos em formação de pirâmide, como mostra a ilustração seguinte. As calandras para chapas com 4 rolos apresentam a vantagem de facilitar o trabalho de pré-curvamento. Nas calandras de 3 rolos, o pré-curvamento é feito manualmente.

Calandras para tubos e perfis Apresentam conjuntos de rolos ou cilindros sobrepostos, feitos de aço temperado, com aproximadamente 200 mm de diâmetro. Podem curvar qualquer tipo de perfil: barras, quadrados, cantoneiras, em T etc.

ESTAMPAGEM

Estampagem convencional em prensa

No caso da estampagem convencional em prensa, um punção exerce força sobre a chapa obrigando-a a tomar a forma definida pelo par punção/matriz. Fazem parte da ferramenta de estampagem o encostador, ou cerra-chapas, cuja função é manter a chapa encostada à matriz durante todo o processo, impedindo deslocações verticais que originariam defeitos na peça final.

Estampagem por explosão

No caso da estampagem por explosão, a chapa é posicionada sobre a matriz e uma carga explosiva é colocada a uma distância determinada. A onda de choque causada pela explosão provoca a deformação da chapa até tomar a forma da matriz.

Estampagem por forças electromagnéticas

Neste processo a chapa é conformada por ação de forças electromagnéticas induzidas. Não há necessidade de punções, tal como no caso anterior, a chapa toma normalmente a forma da matriz.

Estampagem por ação de um fluido - hydroforming

O hydroforming é uma técnica de estampagem utilizada sobretudo para fabricação de tubos de secção variável e complexa, ou em peças ocas, cujo a fabricação seria impossível por outros processos. No caso da fabricação de tubos, a matéria prima inicial é um tubo reto, que é colocado numa ferramenta constituída por duas metades, ou duas matrizes. A ferramenta é fechada, e uma das extremidades do tubo é selada. Na outra extremidade é ligado um tubo pelo qual é depois injetado um fluido, normalmente óleo, a elevada pressão. A pressão interior no tubo causa a sua deformação por expansão, obrigando-o a adquirir a forma definida pelas matrizes. Também podemos encontrar este processo de estampagem aplicado a chapa, quase exclusivamente utilizada em protótipos. O fluido contacta diretamente com a chapa, exercendo contrapressão.

Principais características das peças fabricadas por hydroforming:

Elevada tensão de cedência, elevada rigidez, peso optimizado, rigor geométrico.

EXTRUSÃO

Consiste basicamente em forçar a passagem de um bloco de metal através do orifício de uma matriz.

Direto: movimento do material extrudado no mesmo sentido de avanço do embolo

• com casca, para reduzir o atrito e eliminar superfície contaminada

Imagem: http://joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%206_Extrus%C3%A3o.pdf

Indireto: movimento do material extrudado no sentido contrário ao de avanço do embolo

• vantajoso, pois não há atrito do tarugo com o recipiente

• limitado, pois o embolo oco (para barras) ou esbelto (para tubos) não permite a obtenção de produtos com seções reduzidas

imagem: http://joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%206_Extrus%C3%A3o.pdf

FUNDIÇÃO

Fundição é um processo de fabricação onde um metal ou liga metálica, no estado líquido, é vazado em um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser produzida. A peça produzida por fundição pode ter as formas e dimensões definitivas ou não. Em muitos casos após a fundição, a peça é usinada para serem feitos ajustes dimensionais ou mesmo conformada mecanicamente (por exemplo, ser forjada), para que as formas e dimensões finais sejam obtidas.

Em muitos casos os processos de fundição apresentam algumas vantagens em relação a outros tipos de processos de fabricação, como no caso da produção de peças complexas e com cavidade internas ou na produção de peças muito grandes. Por outro lado, as propriedades mecânicas de peças fundidas geralmente são inferiores às propriedades de peças conformadas mecanicamente. Além disso, durante o processo de solidificação pode haver formação de porosidade

USINAGEM

A usinagem é uma forma de fabricação utilizada para criar objetos de metal. Durante este processo, os trabalhadores cortam materiais para alterar a aparência e forma de um produto, conforme requisito previamente estabelecido. A usinagem serve como uma alternativa a outras formas de processos de produção, incluindo a moldagem e a fundição. São um dos métodos mais eficazes de se criar peças muito finas, objetos com muitos detalhes, e que não são muitas vezes possíveis por meio de técnicas de fundição e moldagem. Ela pode ser utilizada para fazer tudo, desde parafusos de aço para peças de metal, bem como objetos maiores, como ferramentas manuais e componentes automotivos.

Esta técnica envolve efetivamente a metalurgia de muitos tipos de processos que podem ser utilizados para dar a forma desejada ao metal e ao acabamento. Estas técnicas são geralmente divididas em quatro categorias, e podem ser utilizadas em conjunto para produzir um único produto. A perfuração é um dos tipos mais básicos de usinagem. Durante o processo de perfuração, os trabalhadores utilizam um pouco de metal para realizar a perfuração nos metais. Por exemplo, a perfuração pode ser utilizada para gerar furos para parafusos com um encosto de metal que é utilizado para proteger uma porta.

Moldar através do torno, é outra forma utilizada para dar formas a um determinado metal. Durante o torneamento, os metalúrgicos colocam o material sobre uma peça de equipamento conhecido como torno. O torno gira o metal de modo que ele possa ser moldado ou cortado utilizando ferramentas manuais ou kits especiais. Este tipo de processo pode ser utilizado para criar um parafuso com presença de rosca ou um fixador semelhante, além de qualquer outra peça, este processo pode ser manual ou automático com advento de novas tecnologias.

Durante a fresagem, os trabalhadores utilizam uma peça de equipamento conhecido como máquina de fresa, ou fresadora. Este equipamento utiliza dispositivos de metal para cortar outro material metálico fora da superfície ou na face de um determinado objeto. A ferramenta é fixada no lugar determinado e de forma correta para que se possa operar em segurança, e a máquina orienta o metal em torno destas ferramentas de corte para realizar a operação desejada. Este tipo de processo de usinagem pode ser utilizado para cortar um logotipo em uma chapa de aço, ou para formar ferramentas especiais.

A moagem é a última categoria de técnicas de usinagem. Este processo relativamente simples envolve o uso de uma roda de pedra de moagem para moldar um peça de metal. Esta técnica pode ser utilizada para afiar uma ferramenta manual ou dar formas aos materiais metálicos com um acabamento acetinado.

IMPRESSÃO 3D

A manufatura aditiva, também chamada de impressão 3D, é um processo utilizado para criar peças tridimensionais a partir de um arquivo digital. Geralmente envolve a construção, ou solidificação, de finas camadas de material para criar peças inteiras. A tecnologia é capaz de produzir geometrias complexas que não podem ser produzidas com as técnicas "tradicionais" como fundição, forjamento e usinagem. A manufatura aditiva introduz novas possibilidades de projeto, incluindo oportunidades para combinar vários componentes na produção, minimizando o uso de material e o custo com ferramental.

FONTE:

https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/quais-os-tipos-de-corte-mais-adequados-para-pecas-metalicas_17468_0_0

https://essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/75proc.pdf

http://wiki.ued.ipleiria.pt/wikiEngenharia/index.php/Estampagem

http://joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Tecnologia_de_Fabricacao/Aula%206_Extrus%C3%A3o.pdf

https://www.mecanicaindustrial.com.br/420-o-que-e-usinagem/

https://www.renishaw.com.br/pt/impressao-3d-de-metais--32084

IMAGEM DA CAPA:

http://3.bp.blogspot.com/-xCjWQSBaF9w/UdIdu9sc96I/AAAAAAAAAec/DqGD-FZWHx4/s1600/metalurgica-2.jpg