Parte 4 Operação de Serramento

Parte 4
Operação de Serramento
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Parte 4
Operação de serramento
4.1 – Introdução
O corte de metais e outros materiais é uma das operações mais largamente aplicadas,
sendo na maioria das vezes a primeira operação do processo de fabricação, responsável por
dividir a matéria prima, que é adquirida em chapas, barras ou tarugos.
Existem diversas formas de se realizar uma operação de corte, que dependem das
características do material. Processos que utilizam oxiacetilênio, laser, plasma, jato d’água (puro
ou com abrasivos) são tratados como processos não convencionais de usinagem pois não usam
cunha cortante, e não serão abordados. Com exceção do oxiacetilênio são processos de alto custo
e de aplicação em circunstâncias específicas.
4.2 – Corte com lâminas sem dentes
Para chapas finas (até 1 mm) emprega-se a tesoura manual. Há tesouras específicas para
efetuar cortes retos e outras para cortes curvos. Para chapas entre 1 e 1,5 mm utiliza-se a tesoura
de bancada. Para chapas acima de 1,5 mm recomenda-se o uso de guilhotinas. A figura 4.1
apresenta estes equipamentos de corte de chapas.
Figura 4.1 – Tesoura reta, tesoura curva, tesoura de bancada e guilhotina.
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4.3 – Corte com lâminas dentadas (serras)
Em trabalhos de manutenção a operação de serrar pode ser feita à mão, com um serrote
(madeira) ou com um arco de serra (figura 4.2). O uso de cinzel (ou talhadeira) também pode
ocorrer.
Figura 4.2 – Arco de serra.
Situações de maior produtividade, como é mais comum na industria, necessitam do
auxílio de máquinas. As máquinas podem utilizar três tipos de lâminas dentadas, como mostra a
figura 4.3. São elas a serra circular, a serra de fita e a lâmina de serrar.
Figura 4.3 – Lâminas dentadas para uso em máquinas.
4.4 – Classificação das máquinas de serrar
As máquinas de cortar podem ser classificadas de acordo com a tabela 4.1.
Serras alternativas
Serras circulares
Horizontal ou Vertical
Metálicas
Guia retilínea
Braço oscilante
Disco abrasivo
Serra de fita
Retilínea contínua
Fita de fricção
Horizontal
Vertical
Horizontal
Vertical
Tabela 4.1 – Classificação das máquinas de corte.
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4.4.1 – Serras alternativas
A figura 4.4 apresenta o aspecto geral de uma serra alternativa. A peça é fixada através
de uma morsa de grande faixa de ajuste. A lâmina é presa ao arco sob tensão. Normalmente há
um batente ajustável para posicionar a matéria prima sempre no mesmo comprimento.
Figura 4.4 – Serra alternativa.
Um dispositivo regulável possibilita ajustar o momento do desligamento da máquina,
permitindo que cortes incompletos sejam executados. Após o encerramento do corte a lâmina
volta para a posição inicial. Durante o corte, além do movimento alternativo, observa-se que
durante o avanço a lâmina é pressionada contra a peça e durante o retorno a lâmina é levemente
afastada. Desta forma reduz-se o atrito desnecessário, aumentando a vida útil da lâmina.
4.4.2 – Serra circular
A serra circular consiste em um eixo animado de movimento de rotação sobre o qual gira
um disco dentado. A serra pode ser fixa, e neste caso o movimento de avanço é realizado com a
peça. Em outra situação a serra é que fornece o movimento de avanço, e nesta situação a peça é
que é fixa. A figura 4.5 ilustra a aparência geral de uma serra circular além de apresentar em seu
lado esquerdo duas formas de se movimentar a serra: guia retilínea e braço oscilante.
Figura 4.5 – Serra circular e formas de movimentação da serra.
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4.4.3 – Serras de fita
A serra de fita, também chamada de fita dentada, normalmente é adquirida em rolos e
cortada no tamanho desejado. São amplamente utilizadas pois além de cortar em linha reta, como
nos outros tipos de serra, podem serrar contornos. Possui dispositivos para cortar, soldar, revenir
e retificar a fita que pode-se romper com relativa facilidade.
A figura 4.6 exibe uma máquina vertical à esquerda (com detalhe ao centro) e uma
horizontal à direita. Observe que na máquina vertical o avanço é da peça contra a serra, e por
meio de esforço do operador. Já, na máquina horizontal, a peça é fixada em uma morsa e um
sistema hidráulico realiza o avanço da serra contra o material. Pode-se executar operações de
polimento através da substituição da fita dentada por uma fita abrasiva, mostrando que este
equipamento é bastante versátil.
Figura 4.6 – Máquinas para serra de fita. Vertical à direita e horizontal à esquerda.
Deve-se dar preferência para as fitas mais largas pois são mais resistentes e permitem que
a operação seja efetuada de forma mais rápida. Mas a largura da serra de fita depende do menor
raio a serrar. A tabela 4.2 apresenta a indicação de um fabricante.
Raio mínimo
3.2 mm (1/8”)
Largura da serra de fita
3.2 mm (1/8”)
7.9 mm (5/16”)
4.8 mm (3/16”)
15.9 mm (5/8”)
6.35 mm (1/4")
36.5 mm (1 7/16”)
9.5 mm (3/8”)
63.5 mm (2 1/2")
12.7 mm (1/2")
Tabela 4.2 – Relação entre a espessura da serra e o raio mínimo.
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4.5 – Serras
Como toda ferramenta, a serra deve possuir um tratamento para aumento de sua
resistência e durabilidade. Tem-se serras totalmente temperadas, que são indicadas para peças
forjadas, ferro fundido, latão e peças de grandes dimensões. Também são disponíveis serras com
apenas os dentes temperados, que são indicadas para perfis leves (U, T, L), tubos e peças
vazadas.
4.5.1 – Forma dos dentes
A forma dos dentes depende do tipo de serra. Em serras de lâmina e de fita tem-se os
dentes travados enquanto que nas serras circulares tem-se dentes chanfrados (postiços ou não).
O travamento dos dentes faz com que a largura de corte seja maior do que a espessura do
corpo da lâmina, reduzindo o atrito e melhorando o rendimento da operação. Como mostra a
figura 4.7 pode-se ter três tipos de travamento:
Figura 4.7 – Tipos de travamento.
Travamento alternado: possui um dente à direita seguido por um dente à esquerda. Indicado para
materiais como latão, bronze, borracha, plástico, alumínio, zinco e cobre.
Travamento ancinho: possui um dente alinhado seguido por um dente à direita que por sua vez é
seguido por um dente à esquerda. Utilizado para cortar aços especiais.
Travamento ondulado: possui 1 dente alinhado, 3 dentes à esquerda, 1 dente alinhado e 3 dentes
à direita. Em cada seqüência de 3 dentes o dente central possui maior
inclinação. Indicado para cortar aços ferramenta e ferro fundido.
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Nas serras em disco os dentes são chanfrados, e sua finalidade é a mesma que a do
travamento, ou seja, reduzir o atrito. Pode-se encontrar serras com chanfros alternados onde um
dente possui chanfro do lado esquerdo e o dente seguinte no lado direito. Outro tipo é o
duplamente chanfrado, que possui este nome por ter um dente com chanfro nos dois lados após
cada par de dentes com apenas um chanfro. A figura 4.8 ilustra os dois tipos de chanframentos
citados.
Figura 4.8 – Tipos de chanframentos para discos de serra.
Também nas serras de disco pode-se encontrar os dentes postiços, que são feitos de
materiais mais resistentes e podem ser facilmente substituídos quando se desgastam ou quebram.
São indicados para operações que exigem alto desempenho. Observando a figura 4.9 pode-se
observar que os dentes postiços também são chanfrados, mas de forma diferente do
chanframento já apresentado. Neste caso um dente possui chanfros nos dois lados enquanto o
dente seguinte possui chanfro no topo.
Figura 4.9 – Dentes postiços para disco de serra.
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4.5.2 – Ferramentas especiais
Serra copo: é um acessório de furadeiras que permite obter furos de grande diâmetro em
tempo reduzido. É guiada por uma broca, como ilustra a figura 4.10
Disco abrasivo: são discos sem dentes e recobertos por material abrasivo que cortam o
material por fusão. São acessórios de máquinas de serra a disco.
Figura 4.10– Serra copo.
As serras copo de um determinado fabricante possuem diâmetros que variam de 15 a 152
mm (9/16” a 6”) e que podem serrar até uma profundidade de 29 mm (1 1/8”). Pode-se ainda
adaptar uma mola ejetora dentro da serra para remover a parte cortada da serra, caso fique presa.
A tabela 4.3 apresenta alguns problemas e suas possíveis soluções envolvendo a serra copo.
Problema
Causa
A serra produz vibração
durante o corte
Folga no eixo da furadeira.
Substituir os rolamentos e/ou
buchas do eixo da furadeira.
Rotação excessiva.
Veja tabela de rotação.
Falta de refrigeração.
Use refrigeração adequada.
Pressão excessiva ou muito
prolongada, entupindo a
garganta dos dentes pelo
cavaco.
Aplique pressão moderada,
recuando a serra seguidamente
para limpar o corte.
A serra não acompanha
o centro da broca piloto.
Aquecimento excessivo
da serra
Quebra de dentes
Solução
Tabela 4.3 – Problemas com serra copo e suas soluções.
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4.6 – Fixação para corte
A peça deve ser fixada com firmeza para evitar torção da serra e, consequentemente, sua
quebra. A figura 4.11 apresenta várias maneiras de fixação, sendo algumas delas iguais a
fixações realizadas no fresamento. Algumas máquinas já possuem dispositivos de fixação
próprios.
Figura 4.11 – Exemplos de fixação para corte.
4.7 – Uso correto de serras
Existem diversas regras que devem ser obedecidas para obter o máximo aproveitamento
das serras. A regra mais importante diz que deve-se ter pelo menos 3 dentes em contato com a
peça em sua parte mais fina, como mostra a figura 4.12. Desta forma, para se serrar chapas,
tubos e perfis deve-se utilizar uma serra com dentes pequenos.
Figura 4.12 – Regra dos três dentes.
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Outra regra está relacionada com a dureza do material. Quanto mais duro o material
menor será o tamanho do dente, e consequentemente ter-se-á mais dentes por unidade de
comprimento. Caso seja utilizada uma serra de dentes grandes o corte será mais demorado.
Seguindo o mesmo raciocínio, para materiais macios deve-se utilizar serras de dentes grandes. Se
o vão dos dentes forem muito pequenos não irão oferecer espaço suficiente para arrastar o
cavaco até a saída, dificultando o movimento da serra e diminuindo o corte. Figura 4.13.
Figura 4.13 – Regra da dureza do material.
Também deve-se observar o comprimento da seção da peça. Grandes seções necessitam
de serras de dentes grandes (para arrastar mais cavaco até a área de saída). Se a serra possuir
dentes pequenos, como mostra a figura 4.14, o corte será dificultado pelo travamento da serra
pelos cavacos.
Figura 4.14 – Regra do comprimento da seção e tamanho do dente.
Para serras de fita e lâminas é comum encontrar as seguintes dentições (dentes por
polegada): 1 1/4, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 14, 18, 24 e 32. Mas há também fitas especiais com passo
variável dos dentes, como por exemplo: 2-3, 3-4, 4-6, 5-8, 6-10, 10-14,
A tabela 4.4 apresenta algumas dificuldades que se pode encontrar na operação de corte
relacionadas com suas possíveis causas.
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Dificuldade
Causas prováveis
Material mal fixado;
Quebra da lâmina
Aperto insuficiente da lâmina;
Início do movimento em contato com a peça.
Quebra da lâmina nos furos de fixação
Aperto demasiado da lâmina;
Pinos gastos ou pinos pequenos.
Aperto insuficiente da lâmina;
Lâmina gasta;
Corte não reto
Pontos duros no material;
Avanço excessivo;
Desgaste e/ou desalinhamento da máquina.
Velocidade excessiva;
Pressão de corte excessiva;
Desgaste prematuro da serra
Número de dentes incorretos;
Falta de refrigerante;
Dentes na direção errada.
Tabela 4.4 – Relação efeito causa de falhas em serras.
A tabela 4.5 apresenta uma valores indicando a lubrificação mais adequada para alguns
materiais, mas é sempre mais correto verificar no próprio catálogo do fabricante a opção
recomendada.
Material
Lubrificante
Aço, latão e cobre
Água com óleo solúvel.
Alumínio
Querosene
Ferro fundido e bronze
À seco
Tabela 4.5 – Refrigerante mais adequados.
4.7 – Parâmetros de usinagem
Os parâmetros de usinagem para a operação de serramento são o número de dentes (por
polegada) da lâmina e a velocidade de atuação que pode ser em metros por minuto para fitas ou
em golpes por minuto para máquinas alternativas. A tabela 4.6 e a tabela 4.7 apresentam alguns
valores para serras alternativas.
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Material
Golpes por minuto
Aços/níquel
70 a 85
Aços comuns, inoxidáveis, rápidos e tipo RCC
75 a 90
Tubos e perfilados
75 a 90
Ferro fundido
90 a 115
Bronze/Cobre
95 a 135
Alumínio/Latão
100 a 140
Tabela 4.6 – Golpes por minuto em máquinas alternativas.
Espessura do material
até 20 mm
20 a 40 mm
40 a 90 mm
mais de 90 mm
14
10
6
4
Dentes por polegada
Tabela 4.7 – Seleção da serra com base na espessura do material para máquinas alternativas.
Para serras de fita pode-se observar a tabela 4.8 que sugere o número de dentes por
polegada para cada material. A tabela 4.9 indica as velocidades de corte.
Material
Aços comuns
Aços cromo-níquel
Aços fundidos
Ferros fundidos
Aço rápido
Aço inoxidável
Aço tipo RCC
Tubos e perfilados (parede grossa)
Tubos (parede fina)
Metais não ferrosos
Alumínio
Antimônio
Latão
Magnésio
Cobre e Zinco
Tubos de cobre, alumínio ou latão
com parede fina
até
de 6 a
de 13 a
acima de
6 mm
13 mm
25 mm
25 mm
24-18
14
10-8
6-4
24-18
14
10
8-6
24-18
14
10
8
24-18
14
10
8-6
14
14
14
14
10
8
6
4
14
8
6
4
18-14
18-14
18-14
18-14
Tabela 4.8 – Seleção de serras de fita.
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Material
até 13 mm 13 a 38 mm mais de 38 mm
Aços comuns
60
50
40
Aços cromo-níquel; aços fundidos e
ferros fundidos
Aços rápido, inoxidável e tipo RCC
40
35
30
30
25
20
Tubos e perfilados (parede grossa)
60
55
50
Tubos (parede fina)
75
75
75
Metais não ferrosos; alumínio;
Antimônio; latão e magnésio
Cobre e Zinco
500
400
300
300
250
200
Tubos de cobre, alumínio ou latão
com parede fina
600
500
400
Tabela 4.9 – Seleção da velocidade de corte para serras de fita.
A tabela 4.10 apresenta a quantidade de dentes para serras circulares, em função do tipo e
da forma da matéria prima.
Quantidade de dentes no
Material para maior rendimento
Material
Maciço
Parede grossa
Parede fina
3-4
4-5
10-14
4-5
5-6
12-14
Ferro fundido
3-4
-
-
Latão
2-4
3-5
10-12
Cobre
2-4
3-5
10-12
Metais leves
1-2
1-2
5-8
Aço comum e aço fundido
(com resistência até 85 kg/mm2).
Aço comum e aço fundido
(com resistência acima de 85 kg/mm2).
Tabela 4.10 – Seleção de serra circular.
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