tecnologia mecânica - Etec Cel. Fernando Febeliano da Costa

Transcrição

o
Tecnologia Mecânica – I
1 Ciclo de Mecânica
ETE “Cel. Fernando Febeliano da Costa”
TECNOLOGIA
MECÂNICA - I
1o Ciclo de
Técnico Mecânica
Apostila baseada nas anotações de Professores
e do TC – 2000 Técnico – Distribuição gratuita aos Alunos
1
o
PRODUTOS SIDERÚRGICOS
FERRO FUNDIDO
A gusa retirada do alto-forno pode ser solidificada em blocos.
Refundido num forno cubilô, junto com sucatas de ferro fundido e
aço dá origem ao ferro fundido. É um ferro de segunda fusão. É
utilizado para a fabricação de peças fundidas.
A temperatura de fusão é em torno
de 1200° C.
A carga num alto-forno é feita na parte superior e consta
do seguinte: minério de ferro a reduzir (hematita), coque ou carvão
de lenha (para fornecer o calor e o CO necessários à redução), e
fundente (calcário) para fluidificar as impurezas e formar uma
escória mais fusível.
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:
1. gusa que goteja dentro do cadinho
2. a escória que flutua sobre a gusa
3. gases
FORNO CUBILÔ⇒
A gusa é recolhida para ulteriores transformações (obtenção de ferro fundido e aço).
A escória é aproveitada para o fabrico de tijolos refratários, cimento, lã mineral e lastro de pavimentação.
Os gases saem pela parte superior e são recolhidos para
sua utilização como combustível.
AÇO
O aço é um produto resultante:
1.) Do refino da gusa bruta no conversor Bessemer ou
Thomas (figura abaixo) a ar ou a oxigênio;
No conversor o oxigênio ou o ar é insuflado entre a massa líquida
deixando-a gorgulhar.
Esses conversores são usados para refino da gusa rica em silício
(Si) e pobre em fósforo (P), também serve para o refino do Chumbo
(Pb), Cobre (Cu) e Níquel (Ni).
2
o
2.) Do refino da gusa bruta com sucatas de aço ou de
ferro fundido em fornos como o Siemens-Martin e elétrico;
FORNO SIEMENS MARTIN
FERRO FUNDIDO
É uma liga de ferro-carbono que contém 2 a 6,7 % de carbono
(industrialmente de 2,5 a 5 % C).
As impurezas do minério de ferro e do carvão, deixam no ferro
fundido, pequenas porcentagens de silício, manganês, enxofre e
fósforo. Os dois primeiros melhoram as qualidades do ferro fundido, o mesmo não acontecendo com os outros dois.
FORNO ELÉTRICO
O silício favorece a formação do ferro fundido cinzento e o manganês, o ferro fundido branco.
Características do ferro fundido cinzento:
1. o carbono se apresenta quase todo em estado livre, sob a
forma de palhetas pretas de grafita;
2. quando quebrado, a parte fraturada é escura devido à grafita;
3. apresenta elevadas porcentagens de carbono, 3,5 a 5 % e
silício 2,5 %;
4. muito resistente à compressão. Não resiste bem à tração;
5. fácil de ser trabalhado pelas ferramentas manuais e de ser
usinado nas máquinas;
6. funde-se a 1200° C, apresentando-se muito líquido, condição
que é a melhor para a boa modelagem de peças.
Características do ferro fundido branco:
1.
2.
3.
4.
3.) Da refusão de sucata de aço em qualquer forno, menos do tipo
conversor. A temperatura de fusão do aço é em torno de 1350 à
1400° C.
quando quebrado, a parte fraturada é brilhante e branca;
tem baixo teor de carbono, 2,5 a 3 % e silício 1 %;
muito duro, quebradiço e difícil de ser usinado;
funde-se a 1160 ° C mas são é bom para a modelagem porque
permanece pouco tempo em estado líquido
AÇO AO CARBONO
É uma liga de ferro-carbono que contém 0 a 2 % de carbono (industrialmente de 0,05 a 1,7 %).
Apresenta também pequenas porcentagens de manganês, silício,
fósforo e enxofre.
Depois do ferro o carbono é o elemento mais importante. É o
elemento determinativo do aço: a quantidade de carbono define o
tipo de aço em doce ou duro. O aumento do carbono resulta no
aumento da dureza e da resistência à tração e diminuição da resistência e da maleabilidade.
No aço doce, o manganês, em pequena porcentagem torna-o dútil
e maleável.
No aço rico em carbono, entretanto, o manganês
endurece o aço e aumenta-lhe a resistência.
3
o
O silício torna o aço mais duro e tenaz, evita a porosidade, remove
os gases, os óxidos, as falhas e vazios na massa do aço. É um
elemento purificador.
Os tubos podem ser:
O fósforo quando em teor elevado torna o aço frágil e quebradiço,
motivo pelo qual se deve reduzi-lo ao mínimo possível, já que não
se pode eliminá-lo integralmente.
•
O enxofre é também um elemento prejudicial ao aço, tornando-o
granuloso e áspero, devido aos gases que produz na massa metálica. O enxofre enfraquece a resistência do aço.
CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS
Característica do aço:
a) Aços ao carbono:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Usa-se o símbolo St (stahl = aço), seguido da resistência mínima à
tração.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
•
1 - Classificação da DIN (alemã)
cor acinzentada;
3
peso específico: 7,8g/cm ;
temperatura de fusão: 1350 a 1400º C;
maleável (lamina-se bem);
dúctil (estira-se bem em fios)
tenaz (resiste bem à tração, à compressão e a outros esforços
de deformação lenta);
deixa-se soldar, isto é, uma barra de aço liga-se a outra pela
ação do calor (solda autágena) ou pela ação combinada do calor com os choques, na bigorna ou no martelete (caldeamento);
deixa-se trabalhar bem pelas ferramentas de corte;
apresenta boa resiliência, isto é, resiste bem aos choques;
com determinadas porcentagens de carbono, apresenta condições especiais de dureza (adquire têmpera);
com determinadas porcentagens de carbono, é mais elástico;
oferece grande resistência à ruptura.
Ex.: St 42 ( σtr = 42 Kg/mm )
2
No caso de aços de qualidade emprega-se a letra C seguido do
teor de carbono multiplicado por 100.
Ex.: C 35 (teor médio de C = 0,35 %)
Quando o aço é fino (c/baixo teor de P e S), usa-se o símbolo CK
seguido do teor médio de C multiplicado por 100.
Ex.: CK 15 (aço fino com teor médio de C = 0,15 %)
b) Aços liga
Pelo teor de C costuma-se classificar os aços em:
• aços extra-doces
< 0,15 % C
• aços doce
0,15 - 0,30 % C
• aços meio-doces
0,30 - 0,40 % C
• aços meio-duros
0,40 - 0,60 % C
• aços duros
0,60 - 0,70 % C
• aços extra-duros
0,70 - 1,20 % C
No caso de baixa liga, os aços são representados de acordo com o
seguinte exemplo.
25
Cr Mo
Teor C multiplicado
por 100
AÇOS LIGA OU AÇOS ESPECIAIS
Além do ferro-carbono contém outros elementos, chamados elementos de adição: níquel, cromo, manganês, tungstênio, molibdênio, vanádio, cobalto, silício e alumínio.
4
% final, obtida através do
liga, no caso, o do cromo
símbolos dos elementos liga
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...
Aço prata é uma denominação comercial dos aços ferramentas (ao
carbono ou especial) de bitola pequena, temperáveis em água ou
em óleo. Apresenta aparência brilhante, prateada.
Elementos liga
Multiplicador
Cr, Co, Mn, Ni, Si, W
04
Al, Cu, Mo, Ti, V
10
P, S, N, C
100
Ex.: 10 Cr Mo 9 10
FORMAS COMERCIAIS DOS AÇOS
C = 0,10 %
Cr x 4 = 9
Cr = 2,25 %
Mo x 10 = 10
Mo = 1 %
No caso de aços de alta liga (> 5%) a designação é feita antepondo-se a letra X, e dispensando os multiplicadores com exceção do
multiplicador do C.
Os aços de baixo teor de carbono (< 0,30 %) são vendidos na
forma de vergalhões, perfilados (L, T, duplo T, H, U, etc.) chapas,
fios e tubos.
Ex.: X 10 Cr Ni Ti 1892
Os aços com médio e alto teor de carbono (> 0,30 %) são encontrados no comércio na forma de vergalhões (chatos, quadrados,
redondos, sextavados) chapas e fios.
0,1 % C
9 % Ni
18 % Cr
2 % Ti
Aços e ferros fundidos:
GG (grauguss) fe fo cinzento
GT (temperguss) fe fo nodular
As chapas são em geral:
•
•
•
com costura: resultam da curvatura de chapas estreitas, cujas
bordas são encostadas e soldadas por processo automático.
sem costura: produzidos por meio de perfuração, a quente, em
máquinas chamadas prensas de extrusão.
GH (hartguss) fe fo em coquilha
GS (stahlguss) aço fundido
Ex.: GG 18 - fe fo cinzento com σtr = 18Kg/mm
GS 22 Mo 4 - aço fundido com 0,22 C e 0,4 % Mo
2
chapas pretas: tais como saem dos laminadores;
chapas galvanizadas: revestidas de zinco;
chapas estanhadas (folhas de flandres).
4
o
Símbolos complementares:
INFLUÊNCIA DOS ELEMENTOS NOS AÇOS LIGA
M
T
W
aço Siemens-Martin
aço Thomas
aço Bessemer
Y
E
aço L.D.
aço de forno elétrico
Ex.: MSt 60 aço Siemens-Martin com
B
V
E
N
G
K
ALUMINIO (Al) - 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.
σtr = 60Kg/mm
2
.por usinagem (Bearbeiten)
beneficiado (verguten)
cementado (Einsatzhaerten )
normalizado (Normalgluehen)
recozido (Gluehen)
deformado a frio
BORO (B) - Quando adicionado em quantidade variável de 0,001 a
0,003 % melhora a temperabilidade, a penetração de tempera, a
endurecibilidade, a resistência à fadiga, as características de laminação, forjamento e usinagem.
CHUMBO (Pb) - 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 % Pb melhora grandemente a usinabilidade dos aços sem prejudicar qualquer sua propriedade mecânica.
Ex.: M 16 Mn Cr 5 G
aço Siemens-Martin recozido mole
E 36 Cr Ni Mo 4 V
aço de forno elétrico, beneficiado
2 - Classificação da ABNT
COBALTO (Co) - Sozinho não melhora os aços.
É sempre
utilizado em liga com outros metais, como o Cr, Mo, W, V.
O Co 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.
É a adotada pela SAE. Os dois primeiros algarismo definem o
tipo de aço e os dois últimos (XX) o teor de C divido por 100.
Ex.: SAE 3150 (1,25 Ni, 0,65 Cr, 0,50 % C)
Os aços fundidos são designados por 4 algarismos seguidos por
2
AF. Os dois primeiros indicam a tensão de ruptura em Kg/mm e
os dois últimos a elongação em %.
Ex.: 4524 AF
C = carbono
V = vanádio
Tipos
Aços
C
Aços
Ni
Aços
Ni - Cr
Aços
Mo
Aços
Cromo
Aços
Ni Cr
Mo
Vários
Ni = níquel
Mn = manganês
Denominação
ABNT
10XX
11XX
13XX
T-13XX
20XX
21XX
23XX
25XX
30XX
31XX
32XX
33XX
34XX
Villares
VT-XX
-
40XX
41XX
43XX
46XX
48XX
50XX
50XXX
501XX
51XX
51XXX
511XX
514XX
515XX
52XX
52XXX
521XX
86XX
87XX
93XX
97XX
98XX
61XX
70XX
92XX
94XX
VL-XX
VM-XX
VR-XX
VB-XX
VA-XX
VN-XX
VS-XX
-
COBRE (Cu) - 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 carbono comuns.
Mo = molibdênio
CROMO (Cr) - Aumenta a resistência ao desgaste, a dureza e
moderadamente a capacidade de corte.
Aumenta a penetração de tempera.
Características e composição em %
Comuns
Usinagem fácil ou Resulf.
Ao manganês - 1,75 Mn
Com elevado teor de Mn
0,5 Ni
1,5 Ni
3,5 Ni
5,0 Ni
inox e resist. À altas
temperaturas
1,25 Ni - 0,65 Cr
1,75 Ni - 1,0Cr
3,5 Ni - 1,5 Cr
3,0 Ni - 0,8 Cr
0,25 Mo
0,90 Cr - 0,20 Mo
1,75 Ni - 0,80 Cr - 0,25 Mo
1,75 Ni - 0,25 Mo
3,5 Ni - 0,25 Mo
0,3 - 0,6 Cr
0,5 Cr - 1,0 C
0,5 Cr (para rolamentos)
0,8 - 1,05 Cr
1,0 Cr - 1,0 C
1,0 Cr
Resistente ao calor
Resistente ao calor
1,20 Cr
1,45 Cr - 1,0 C
1,45 Cr
0,55 Ni - 0,5 Cr - 0,20 Mo
0,55 Ni - 0,5 CR - 0,25 Mo
3,25 Ni - 1,2 Cr - 1,12 MO
0,55 Ni - 0,17 Cr - 0,20 Mo
1,0 Ni - 0,8 Cr - 0,25 Mo
0,9 Cr - 0,15 V
Aço tungstênio
2,0 Si - 0,55 Mn
1,0 Mn - 0,45 Ni - 0,4 Cr
0,12 Mo
ENXOFRE (S) - Prejudicial ao aço, pois torna-o 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 (P) - 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 (Mn) - 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 frágeis mas duros. 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, cosinetes,
pentes de roscas, etc.
MOLIBDÊNIO (Mo) - 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 submetidas a grandes cargas, etc.
5
o
NÍQUEL (Ni) - 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.
Os metais formam três importantes retículos cristalinos
que são:
I- RETICULADO CÚBICO DE CORPO CENTRADO (CCC)
Contem 9 átomos
Metais: Césio, Rubídio, Potássio, Sódio, Tungstênio, Molibdênio,
Vanádio, e Ferro. (temperatura ambiente)
SILÍCIO (Si) - 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 metaloide 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 (W) - 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.
II- RETICULADO CÚBICO DE FACE CENTRADA (CFC)
VANADIO (V) - 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 forjagem , 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:
chaxes, alicates, alavancas, etc.
Contem 14 átomos
Metais: Cálcio, Chumbo, Ouro, Prata, Alumínio, Cobre, Cobalto,
Níquel, e Ferro. (temperaturas elevadas)
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DO
FERRO-CARBONO (Fe-C)
As ligas de ferro – carbono são as mais utilizadas dentre
todas as ligas metálicas. O ferro é um metal abundante na crosta
terrestre e caracteriza-se por ligar-se com outros elementos, metálicos ou não metálicos, dos quais o principal é o carbono. O diagrama ferro - carbono é fundam ental para facilitar a compreensão
sobre o que ocorre com as ligas ferrosas quando submetidas a
operações de tratamento térmico, que modificam suas propriedades mecânicas para aplicações sob as m ais variadas condições de
serviço.
III- RETÍCULO HEXAGONAL COMPACTO (HC) (Disposição compacta)
Contém 17 átomos
Metais: Magnésio, Zinco , Titânio , etc...
Inicialmente, observaremos as transformações do elemento ferro quando submetido ao aquecimento ou resfriamento
lentos.
O ferro, como todos os metais tem uma estrutura cristalina. A disposição própria e regular dos átomos de cada metal, em
forma de cristais, se chama rede cristalina ou reticulado cristalino.
ALOTROPIA DO FERRO PURO
*ALOTROPIA: é um fenômeno químico que consiste em poder um
elemento químico cristalizar-se em mais de um sistema cristalino e
ter por isso diferentes propriedades físicas.
O conjunto de “células unitárias” form a os cristais.
Os cristais
adquirem contornos irregulares, devido aos pontos de contato de
cada conjunto e desse modo passam a receber o nom e de
“GRÃOS CRISTALINOS”.
*FENÔMENO DE CRISTALIZAÇÃO: é o fenômeno em que as
“células unitárias” se reúnem e form a uma rede cristalina ou retículo cristalino.
*CÉLULA UNITÁRIA: é o agrupamento dos átomos metálicos que
procuram ocupar posições definidas e ordenadas que se repetem
em três dimensões formando uma figura geométrica regular.
6
o
O “Graõ Cristalino” é constituídos por milhares de células
unitárias.
Grão Cristalino
Os quadradinhos são as
Células Unitárias.
Os grãos podem ser observados melhor com auxílio de um microscópio metalográfico. A figura, abaixo, ilustra uma peça de aço de
baixo teor de carbono, com a superfície polida e atacada quimicamente ampliada muitas vezes.
As regiões claras e escuras, todas com contornos bem
definidos como se fossem uma colmeia, são os grãos.
No intervalo de 1538ºC e 1394ºC o ferro puro se solidifica em reticulado cúbico de corpo centrado CCC, chamado Fe δ
(ferro delta).
A 1394ºC se realiza a reestruturação do reticulado cúbico de corpo centrado em reticulado cúbico de face centrada,
permanecendo até 912ºC. O reticulado cúbico de face centrada
CFC denomina-se Fe γ (ferro gama) ou austenita.
A 912ºC o ferro puro sofre mudança na estrutura do reticulado novamente para cúbico de corpo centrado CCC, chamado
Fe α ( ferro alfa) ou ferrita. Abaixo dessa temperatura, a estrutura
do reticulado do ferro é cúbica de corpo centrado.
O trecho abaixo de 770ºC não representa mudança de
estrutura do reticulado, mas o surgimento de propriedades magnéticas do ferro; o Feα abaixo de 770ºC é magnético e acima de
770ºC não tem propriedades magnéticas.
O ferro sólido, quando aquecido ou resfriado, apresent a
diferentes estruturas em seu reticulado cristalino; conseqüentemente, suas propriedades também ficam diferentes. Esse fenôm eno se
denomina alotropia e é representado pelas letras do alfabeto grego:
α, β, γ, δ, etc.
A mudança estrutural do reticulado cristalino do ferro traz
consigo a modificação de suas propriedades; assim, o Feα quase
não dissolve o carbono; o Feγ dissolve até 2,11% de carbono e o
Fe δ dissolve até 0,09% de carbono. Essa situação ocorre devido à
estrutura cúbica de face centrada do Feγ apresentar uma distância
maior entre os átomos do que a estrutura cúbica de corpo centrado
do Feα e Feδ, então é mais fácil aceitar átomos estranhos, como
por exemplo, átomos de carbono. A esse fenômeno damos o nome
de solubilidade no estado sólido.
O gráfico a seguir m ostra a curva característica de resfriamento ou aquecimento. do ferro puro e sua correspondente transformação alotrópica.
O ferro puro raramente é usado, comumente está ligado
com o carbono. No gráfico apresentado foi vista a curva de resfriamento ou aquecimento do ferro puro com indicações das formas
alotrópicas e suas respectivas temperaturas de transformação. Nas
ligas de ferro – carbono existem também as formas alotrópicas α e
γ, mas as temperaturas de transform ação oscilam em função do
teor de carbono na liga. O diagrama abaixo de fase ferro – carbono, auxilia na visualização dessas oscilações importantes para o
estudo dos aços e ferros fundidos.
7
o
O diagrama de fase ferro carbono pode ser dividido em três partes:
•
de 0 a 0,008%C - ferro puro
•
de 0,008 a 2,11%C - aço
•
de 2,11 a 6,69%C - ferro fundido
8
o
Tecnologia Mecânica - I
Componentes da estrutura dos aços
Fases relevantes do diagrama
ferro - carbono
No ponto eutetóide se verifica uma transformação importante no
estudo dos aços, ou seja um aço com 0,77%C acima de 727ºC
encontra-se no estado de austenita. No ponto eutetóide a austenita
se transforma em uma mistura de duas fases – ferrita e cementita que se denomina perlita.
• Ferrita (α) - solução sólida de carbono em ferro CCC , existente
até a temperatura de 912ºC, caracteriza-se pela baixa solubilidade
de carbono no ferro, chegando ao máximo de 0,0218% a 727ºC.
• Austenita (γ) - solução sólida de carbono em ferro CFC, existindo
entre as temperaturas de 912ºC e 1495ºC, e com solubilidade máxima de carbono no ferro de 2,11% a 1148ºC.
• Ferrita (δ) – solução sólida de carbono em ferro CCC, sendo
estável até 1538ºC, quando o ferro se liqüefaz. A solubilidade do
carbono é baixa, atingindo um máximo de 0,09% a 1495ºC. Quando
não houver referência contrária, o termo ferrita, subentenderá a
ferrita α .
• Cementita (Fe3 C) - é um carboneto de ferro de alta dureza com
teor de carbono de 6,69% de carbono.
Linhas relevantes do diagrama ferrocarbono
Linha A1 – indica a ocorrência de uma parada (Arrêt) durante a transformação. Assim ao resfriar um aço com 0,77% C, observa-se uma
“parada” na temperatura de 727ºC, ou seja, enquanto a transformação γ →α+ Fe3 C não se completar a temperatura permanecerá
constante.
A perlita tem uma estrutura finam ente raiada que, semelhante a
madrepérola, está formada de lâminas finíssimas superpostas, alternando-se uma camada de ferrita e outra de cementita, conforme a
figura a seguir.
Linha A2 – indica a temperatura de transformação magnética do ferro
CCC a 770ºC.
Assim os aços com 0,77% C são chamados de eutetóides. Aços
com menos de 0,77%C são chamados hipoeutetóides e com mais de
0,77%C são chamados hipereutetóides.
Linha A3 – indica a temperatura de transformação γ →α. À medida
que o teor de carbono vai aumentando, a temperatura A3 vai diminuindo, até o limite de 727ºC, onde se encontra com A1.
Embora a perlita não seja uma fase, e sim um constituinte, é possível prever quais são as microestruturas presentes nos aços após o
resfriamento lento.
Linha Acm – indica a temperatura de transformação γ → Fe3C. Iniciase a 727ºC com 0,77% C e vai aumentando com a elevação do teor
de carbono, até atingir 1148ºC a 2,11% C.
Os aços hipoeutetóides (até 0,77%C) apresentam em sua microestrutura ferrita e perlita conforme mostra a figura esquemática abaixo.
Linha Solidus – indica que abaixo desta linha todo material estará no
estado sólido.
Linha Liquidus – indica que acima desta linha todo material estará na
forma líquida.
Pontos relevantes do diagrama ferro-carbono
Ponto eutético - indica a presença de uma liga eutética, com 4,3% C
a 1148ºC Ponto eutetóide indica a presença de uma liga eutetóide, com 0,77%C a 727ºC.
9
o
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço hipoeutetóide com aproximadamente 0,3%C, submetido ao ataque
reativo de nital, ampliado 200 vezes. Os grãos escuros são de
perlita e os grãos brancos são de ferrita.
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço eutetóide
com 0,77%C, submetido ao ataque reativo de nital, ampliado 1000
vezes.
Os aços eutetóides (0,77%C) apresentam em sua microestrutura
somente perlita, conforme mostra a figura esquemática abaixo.
Nota-se a estrutura lamelar; as linhas escuras representando a cementita e as linhas brancas a ferrita
Os aços hipereutetóides (0,77% a 2,11%C) apresentam em sua
microestrutura perlita e cementita, conform e mostra a figura esquemática a seguir.
10
o
A figura a seguir mostra o aspecto micrográfico de um aço hipereutetóide com aproximadamente 1%C, submetido ao ataque reativo de
picral, ampliado 200 vezes.
Ponto
Temperatura Estado
Fases
aproximada físico presentes
A
1600ºC
líqüido
líqüida
B
1480ºC
líqüido
líqüida
Nota-se que a cementita está disposta em torno dos grãos de perlita,
formando uma rede.
C
1450ºC
mistura
líqüida
+
sólida
Os aços hipoeutetóides apresentarão tanto maior quantidade de
ferrita quanto menos carbono contiverem, e os aços hipereutetóides
tanto maior quantidade de cementita quanto mais se aproximarem do
teor de 2,11% de carbono. A figura a seguir mostra de modo esquemático o teor de carbono e sua microestrutura correspondente.
D
1350ºC
sólido
austenita
E
1000ºC
sólido
austenita
F
780ºC
sólido
austenita
G
750ºC
sólido
austenita
+
ferrita
H
727ºC
sólido
I
<727ºC
sólido
Interpretação final dos diagrama
Os aços hipoeutetóides (0,4%C por exemplo) têm pouco carbono,
portanto há pouca perlita e quase nenhuma cementita livre. A maior
parte de massa constitui-se de ferrita que é Feα , caracterizando-se
pela baixa dureza, porém com alta ductilidade. O diagram a de fase
apresentado a seguir, indica as fases presentes nos pontos determinados e o respectivo estado físico do aço hipoeutetóide com 0,4% C,
quando submetido ao resfriamento lento.
11
perlita
+
ferrita
perlita
+
ferrita
Comentários
Toda a matéria
líqüida. Todo o
carbono dissolvido
Início da solidificação. Forma-se o
primeiro cristal
sólido
Campo bifásico.
O líqüido vai transformando-se continuamente em
austenita
Todo material
solidificado.
O ultimo líqüido
solidificou-se
Apenas sólido
presente – austenita - é Fe CFC com
todo carbono dissolvido
Início da transformação da austenita
em ferrita. O carbono começa a
liberta-se
CFC transforma-se
continuamente em
CCC, libertando
carbono para formar a perlita
Completada a
transformação
Material pronto
para ser utilizado
o
Efeito da velocidade de resfriamento nos
aços
Nos aços hipereutetóides ( 0,9%C por exemplo), devido ao alto teor
de carbono, teremos a formação de cementita mais a perlita. O
diagram a de fase apresentado a seguir mostra as fases presentes e
o respectivo estado físico do aço hipereutetóide com 0,9% C ,quando
submetido ao resfriamento lento.
Ponto
Fases
Temperatura Estado
aproximada
físico presentes
A
> 1500ºC
líqüido
líqüida
B
1500ºC
líqüido
líqüida
C
1450ºC
mistura
líqüida
+
sólida
D
1430ºC
sólido
austenita
E
1000ºC
sólido
austenita
F
800ºC
sólido
austenita
G
760ºC
sólido
austenita
+
cementita
H
727ºC
sólido
I
< 727ºC
sólido
perlita
+
cementita
perlita
+
cementita
Um aço resfriado muito lentamente a partir do campo austenítico apresentará, em temperatura ambiente, uma ou mais das
fases ferrita, perlita e cementita, dependendo de seu teor de carbono.
Porém, se o resfriamento do aço a partir da região austenítica for
muito rápido impede-se a formação da perlita. Certamente produz-se
um rearranjo cúbico de face centrada (CFC) para cúbico de corpo
centrado (CCC), porém os átomos de carbono permanecem retidos
em seu núcleo. Como o resfriamento é rápido e a dimensão do
reticulado cristalino α é menor que a dimensão do reticulado cristalino γ, o carbono é forçado a permanecer no reticulado cristalino α,
causando deformação e tensão, a conseqüência disso é uma estrutura dura, quebradiça, acicular denominada martensita, que não é
prevista no diagrama ferro carbono.
Comentários
Toda a matéria
líqüida. Todo o
carbono dissolvido.
Início da solidificação. Forma-se o
primeiro cristal
sólido.
Campo bifásico.
O líqüido vai transformando-se continuamente em
austenita.
Todo m aterial
solidificado.
O último líqüido
solidificou-se.
Apenas sólido
presente - austenita
- é Fe CFC com
todo carbono dissolvido.
Início da transformação da austenita
em cementita. O
carbono começa a
libertar-se.
CFC transforma-se
continuamente em
CCC, libertando
carbono para formar a cementita.
Completada a
transformação.
Material pronto para
ser utilizado.
12
o
Metais Não Ferrosos
Normalização
Introdução
Segundo a DIN 1700, para metais puros escreve-se o símbolo do
elemento químico seguido do grau de pureza.
Metais não ferrosos são todos os metais puros ou ligados, com exceção do ferro e suas ligas.
Exemplo:
Para as ligas, adota-se a seguinte forma:
Os metais não ferrosos podem ser classificados em função de densidade em metais leves e metais pesados.
Produção ou
aplicação
A maioria dos metais puros é mole e tem baixa resistência à tração.
Quanto maior for a pureza, mais alto será o ponto de fusão, maior a
condutibilidade elétrica e a resistência à corrosão.
G
Na indicação dos metais não ferrosos puros, deve-se usar a designação química do elemento mais o grau de pureza.
GD = Fundido
a
pressão
GK = Fundido em
Gz
Metais leves
5kg
ρ ≤
dm 3
Metais pesados
5kg
dm 3
Cu
Pb
Zn
Ni
Sn
W
Mo
Cr
Manganês
Vanádio
Cobalto
Cádmio
Alumínio
Magnésio
Titânio
= Fundido por
Mn
V
Co
Cd
Al
Mg
Ti
= Liga
de
F-40
= Resistência
a
tração em
2
Kgf/mm
2.
Símbolo
químico dos
elementos de
liga seguidos
de seu teor
em porcentagem
W
= mole
h
= duro
Wh
= dureza de
laminado
Zh
= dureza de
trefilado
P
= dureza de
prensagem
150Hv = dureza
vickers
bk
= brilhante
prévia
adição
Gl
L
Propriedades
especiais
1.
Símbolo
químico
do
metal base
centrifugação
V
Cobre
Chumbo
Zinco
Níquel
Estanho
Tungstênio
Molibdênio
Cromo
= Fundido
coquilha
Metais não ferrosos
ρ≥
Composição
= Metl. antifricção
para mancais
= Metal
para
solda
Designação dos metais puros
gb
g
= decapado
= recozido
dek
= oxidável
com efeito
decorativo
Ex.:
Zn
99 , 99
Exemplos:
Pureza = 99,99%
Elemento químico
GD-Zn Al 4 Cu1 → Liga de zinco fundido sob pressão com 4% de Al,
1% de Cu.
AlCu Mg1 F40 → Liga de alumínio com ±4% de Cu, ±1% de Mg e
2
2
resistência a tração de 40kgf/mm ≅ 390N/mm .
Obtenção dos metais
Os minérios de onde são retirados os m etais, além do próprio metal,
contêm também impurezas, tais como: oxigênio, hidrogênio e enxofre. A quantidade (porcentagem) de metal varia em função do tipo de
minério.
As propriedades dos metais puros podem ser melhoradas através de
elementos de liga.
Liga é um processo onde se misturam dois ou mais elementos entre
si no estado líquido.
O esquema abaixo mostra o processo de obtenção da maioria dos
metais.
Nos metais ligados, geralm ente a dureza e a resistência aumentam,
enquanto a ductilidade e a condutibilidade elétrica diminuem.
Para se obter um metal quase que totalmente puro (99,99%) usamse normalmente outros processos além do processo normal de alteração do metal siderúrgico, os quais dependem do tipo de metal.
Designação das ligas não ferrosas
Minério
É feita pela indicação (símbolo químico) dos metais que nela estão
contidos, seguidos pelo teor (em porcentagem) de cada um dos
metais.
Calcinação
Redução
Exemplo: Designação
Metal bruto
Cu
Zn
40
Pb2
Chumbo 2%
Afinagem
(eliminação das impurezas)
Zinco 40%
Metal siderúrgico
Liga de cobre
Metal puro
13
o
Metais não ferrosos pesados
Precaução
Cobre (Cu)
Partículas de chumbo que aderem às mãos podem penetrar no organismo e provocar uma intoxicação por isso é indispensável lavar bem
as mãos após, seu manuseio.
É um metal de cor avermelhada, bastante resistente à intempérie e à
corrosão. É também um excelente condutor elétrico e de calor (seis
vezes mais que o ferro).
Aplicação
É aplicado, de forma geral, no revestimento de cabos elétricos subterrâneos e de recipientes para ácidos, usados na indústria química.
Como liga chumbo-estanho, é utilizado na solda.
Propriedades do cobre
Densidade (ρ)
Temperatura da liquefação
Resistência à tração
Alongamento
O chumbo fino, especificamente, aplica-se em placas de acumuladores, cristais óticos e proteção contra raios X.
3
8,93kg/dm
1083º
200 ... 360 N
mm 2
2
Transformação fria até 600N/mm
50 ... 35%
Transformação fria 2%
Zinco (Zn)
É um metal branco azulado. Sua superfície de ruptura é formada de
cristais que se distinguem facilmente. Entre os metais, é o que tem o
maior coeficiente de dilatação térmica (0,000029/ºC). Exposto à
umidade do ar, combina-se com o dióxido de carbono (CO2 ) formando uma capa cinzenta de carbonato de zinco (Zn + CO2), que protege
o metal.
Normalização
Exemplo: E-Cu 99,99
Cobre especialmente puro
Obtenção pela eletrólise (E)
É muito sensível aos ácidos, que o atacam e destroem, sendo portanto impossível conservar ácidos em recipientes de zinco.
É fácil de fundir, dobrar, forjar, repuxar, tanto a quente com o a frio. A
deformação a frio deixa o cobre duro e difícil de dobrar. Com o cobre
recozido a uma temperatura de aproximadamente 600ºC, e sem o
resfriam ento rápido, elimina-se a dureza proveniente da deformação
a frio. Nos processos de usinagem com cavacos, devem-se usar
ferramentas com grande ângulo de saída e, como fluido de corte, o
óleo solúvel.
As propriedades do zinco podem ser sensivelmente melhoradas pela
adições de outros metais.
Propriedades do zinco
Densidade (ρ)
7,1 kg
dm 3
Aplicação
É normalmente empregado para confecção de fios e cabos condutores elétricos, sistemas de aquecimento e resfriamento, tubos, chapas, peças fundidas e peças de artesanato.
Ponto de fusão ºC
419ºC
N
20...36
mm 2
Alongamento
1%
Chumbo (Pb)
Com liga, o zinco de alumínio se torna mais resistente; com liga de
cobre, mais duro. O magnésio compensa as impurezas existentes e
igualmente o torna mais duro. Também o bismuto, o chumbo e o tálio
melhoram consideravelmente as propriedades do zinco para sua
usinagem.
É um metal com aspecto exterior característico, pois apresenta uma
cor cinza azulada. Sua superfície de ruptura (recente) é de uma cor
branca prateada muito brilhante. É fácil de reconhecê-lo pelo peso: é
um material muito denso e macio.
Designação do zinco
O chumbo é muito dúctil, fácil de dobrar, laminar, martelar (a frio). Os
tubos são curvados com auxílio de uma mola ou enchendo-os de
areia fina e seca, ou com ajuda de um aparelho de curvar.
Norma DIN 1706
Denominação
Zinco fino
Zinco siderúrgico
Zinco fundido
Propriedades do chumbo
11,3 kg
Densidade (ρ)
Norma
Zn 99,995
Zn 99,95
G-Zn.Al6.Cu
Impureza
0,005%
0,05%
1%
dm 3
Ponto de fusão ºC
327ºC
N
Aplicação
Peças de aço que estejam sujeitas à oxidação do tempo, devem
receber uma zincagem (banho de zinco) para sua proteção.
15...20
mm 2
50...30%
Alongamento
O zinco é um material muito utilizado na fundição de peças.
Liga-se com dificuldade a outros metais, exceto o estanho, com o
qual se produz a solda de estanho. É bem resistente à corrosão,
pois, quando exposto ao ar, recobre-se de uma camada protetora de
óxido.
Peças complicadas são obtidas através de fundição por injeção, a
qual facilita a fabricação em série e aumenta a precisão das peças.
Designação do chumbo
Estanho (Sn)
Norma DIN 1719 : 1963
É um metal branco azulado e m acio que se funde facilmente e é
resistente à corrosão.
Denominação
Chumbo fino
Chumbo siderúrgico
Chumbo refundido
Norma
Pb 99,99
Pb 99,94
Pb 99,9
Impureza
0,01%
0,06%
0,01%
14
o
Propriedades do latão
Propriedades do estanho
Densidade
Latão
3
Massa específica 8,5kg/dm
Classifica-se segundo
Ponto de fusão 980ºC
DIN 1709, 17660, 17661
1. Ligas de fundição (latão fundido)
Denominação Abreviatura Composição
Propriedades Emprego
em %
especiais
Latão fundido G - CuZn 64 até 3
Boa conduti- Instalações
36
Pb
bi-lidade
para gás,
Latão
de G - CuZn 62 até 3
Superfície
água
e
fundição em 38
Pb
brilhante
para indúscoquilha
tria elétrica
7,3 kg
Temperatura de liquefação
dm 3
232ºC
N
40...50
mm 2
Ductibilidade
50%
Dobrando uma barra de estanho, ouve-se um ruído como se o metal
estivesse trincado. Esse ruído é produzido em conseqüência do
deslizamento dos cristais, atritando-se entre si (grito do estanho).
Não se altera quando em contato com ácidos orgânicos ou quando
exposto às intempéries. Em temperaturas inferiores a -15ºC, o estanho se decompõe formando um pó de cor cinzenta.
Latão fundido G - CuZn 60 até 2
sob pressão
40
Pb
Designação do estanho
A abreviatura
Denominação
Estanho
Liga fundida
Norma
Sn 99,9
Cu Sn 6
Superfície
brilhante
CuZn = Latão
teor de zinco em % = 36
teor de cobre em % = 64
O latão é um metal de cor amarelo-claro ou amarelo-ouro. As classes
do latão são reconhecidas pela superfície de ruptura ou em sua
superfície polida.
Aplicação
O estanho puro não é empregado em construções de peças devido a
sua pequena resistência à tração.
É fácil de dobrar e repuxar. Tem uma resistência maior do que a do
2
cobre (200 - 800N/mm ).
Graças a sua ductilidade, podem-se laminar folhas delgadas de até
0,008mm de espessura.
É muito utilizado no equipamento e maquinaria da indústria alimentícia, por ser não tóxico.
Aplicação
Devido a sua boa resistência à corrosão causada pelo ar e fluidos, o
emprego do latão fundido é muito grande na fabricação de válvulas,
torneiras e registros.
Liga-se perfeitamente a outros metais: cobre, chumbo e antimônio.
Laminado, o latão é empregado na confecção de chapas, perfis de
A solda de estanho é possível sobre latão, aço e aço fundido.
qualquer forma (
Ligas dos metais pesados não ferrosos
Bronze
Para melhorar as propriedades dos metais com base o cobre, são
adicionadas ligas de outros metais, como o zinco e o estanho. As
ligas de cobre possuem cores diferentes, conforme o metal que
entra na constituição da liga e na proporção em que é adicionado. As
ligas de cobre mais importantes são: latão, bronze e latão vermelho.
O bronze é uma ligas com 60% de cobre e um ou vários elementos
de liga. O bronze pode ser classificado em ligas fundidas e ligas
laminadas. O quadro a seguir mostra os diversos tipos de bronze.
Produção do latão
Zn
Latão
Tomback, Latão especial
Fundição em
coquilha
) e tubos de radiadores.
Bronze
- ao estanho
- fosforoso
- ao alumínio
- ao chumbo
- ao silício
- ao manganês
- ao berílio
É uma liga de cobre e de zinco com um teor mínimo de 50% de
cobre.
Fundição
Fundição em
areia
,
Tipos de bronze
Latão
Cobre
,
Ligas de
Laminação
Laminados
Chapas
Tiras
Barras maciças
Tubos
Arames
Peças de pressão
Barras perfiladas
Ligas de
Fundição
Propriedades e aplicações
As ligas de bronze variam entre macias e duras. Resistem muito bem
à corrosão. Devido a sua fácil fusão, são empregadas na fabricação
de sinos, buchas e peças hidráulicas.
O bronze laminado é empregado na fabricação de molas, partindo de
tiras e de arames estirados a frio.
15
o
Normalização conforme DIN
Propriedades do bronze
Densidade (ρ)
G - Cu Sn 10 Zn
G = Fundido
10% de estanho
≅ 3% de zinco
87% de cobre
7,6 - 8,8 kg
dm 3
Ponto de fusão
900 - 1000ºC
N
350 - 770
mm 2
Bronze ao estanho
Esta liga tem de 4 a 20% de estanho. É dúctil e elástica, dura e resistente à corrosão.
Torno Mecânico
Exemplo de normalização DIN
Torno mecânico é uma máquina-ferramenta utilizada para executar
operações de usinagem cilíndrica externa ou interna e outras operações
que normalmente são feitas por furadeiras, fresadoras e retificadoras,
com adaptações relativamente simples.
Cu Sn 6
6% de estanho
94% de cobre
A principal característica do torno é o movimento rotativo contínuo
realizado pelo eixo-árvore, conjugado com o movimento de avanço
da ferramenta de corte. As outras características importantes são o
diâmetro do furo do eixo principal, a distância entre pontas e a altura
da ponta, que compreende a distância ao fundo da cava, ao barramento e ao carro principal.
Bronze ao chumbo
Até 25% de chumbo. Boa característica de deslizamento, autolubrificante. Empregada na construção de buchas.
G - Cu Pb 15 Sn
75% de cobre
15% de chumbo
8% de estanho
2% de zinco
Bronze ao alumínio
Esta liga tem de 4 a 9% de alumínio. Resistente à corrosão e ao
desgaste. Utilizada na construção de buchas, parafusos sem-fim e
rodas-dentadas.
Cu Al8 Fe F45
89% de cobre
8% de alumínio
≅ 1% de ferro
2
F45 - resistência à tração = 450N/mm
O torno básico é o torno universal; estudando seu funcionamento, é
possível entender todos os outros tipos de torno, por mais sofisticados que sejam.
Partes principais do torno
Latão vermelho (bronze ao zinco)
As partes principais do torno universal são: placa, cabeçote fixo,
recâmbio, caixa de engrenagem, barramento, carro principal e cabeçote móvel.
O latão vermelho é uma liga de cobre, estanho (bronze) e zinco, cujo
componente predominante é o cobre.
É resistente à corrosão e ao desgaste. Além disso, resiste bem à
pressão.
É empregada na fundição de buchas e na fabricação de peças hidráulicas, tubos e engrenagens helicoidais.
Propriedades do latão vermelho
Densidade
8,6 kg
dm 3
Ponto de fusão
900 - 1000ºC
240 - 650
N
mm 2
16
o
No avanço automático, a vara com uma rosca sem-fim movimenta um
conjunto de engrenagens ligadas à cremalheira do barramento que, por sua
vez, desloca o carro.
Cabeçote fixo
Cabeçote fixo é um conjunto constituído de carcaça, engrenagens e eixoárvore. O elemento principal do cabeçote é o eixo-árvore, também chamado árvore ou eixo principal, onde está montada a placa, responsável pelo
movimento de rotação da peça; o eixo-árvore é vazado de ponta a ponta,
de modo a permitir a passagem de barras.
Caixa Norton
Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça,
eixos e engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço do
recâmbio para a ferramenta.
Recâmbio
O recâmbio é a parte responsável pela transmissão do movimento de
rotação do cabeçote fixo para a caixa Norton. É montado em uma
grade e protegido por uma tampa a fim de evitar acidentes. As engrenagens do recâmbio permitem selecionar o avanço para a ferramenta.
O avental transforma os movimentos giratórios do fuso ou da vara em
movimento retilíneo longitudinal ou transversal em relação ao eixoárvore, permitindo o avanço da ferramenta sobre a peça.
Barramento
Barramento é a parte do torno que sustenta os elementos fixos e móveis do
torno. Na parte superior do barramento estão as guias prismáticas, que
devem ter um paralelismo perfeito em relação ao eixo-árvore, a fim de
garantir o alinhamento da máquina.
A mesa, que desliza sobre as guias prismáticas do barramento,
suporta o carro transversal. Nela também estão montados o fuso e o
volante com anel graduado, que determinam o movimento do carro
transversal.
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.
O carro transversal é responsável pelo movimento transversal da
ferramenta e desliza sobre a mesa por meio de movimento manual
ou automático.
17
o
No movimento automático, o giro da vara movimenta a rosca sem-fim
existente no avental; o movimento é transmitido até a engrenagem do
parafuso de deslocamento transversal por meio de um conjunto de
engrenagens; esse conjunto de engrenagens faz girar o parafuso,
deslocando a porca fixada no carro.
Cabeçote móvel
O cabeçote móvel é a parte do torno que se desloca sobre o barramento, oposta ao cabeçote fixo; a contraponta e o eixo principal
estão situados na mesma altura e determinam o eixo de rotação da
superfície torneada.
O movimento manual é realizado por meio do manípulo existente no
volante montado na extremidade do parafuso de deslocamento
transversal. O movimento é controlado por meio de um anel graduado, montado no volante.
O cabeçote pode ser fixado ao longo do barramento por meio de
parafusos, porcas, placas e alavanca com excêntrico.
O carro superior possui uma base giratória graduada que permite o
torneamento em ângulo. Nele também estão montados o fuso, o
volante com anel graduado e o porta-ferramentas ou torre.
O porta-ferramentas ou torre é o local onde são fixados os suportes
de ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto.
18
o
O cabeçote móvel tem as seguintes funções:
• servir de suporte à contraponta, destinada a apoiar um dos extremos da peça a tornear;
• servir para fixar o mandril de haste cônica para furar com broca
no torno;
Base - desliza sobre o barramento e serve de apoio ao corpo.
Corpo - é onde se encontra todo o mecanismo do cabeçote móvel e
pode ser deslocado lateralmente, a fim de permitir o alinhamento ou
desalinhamento da contraponta.
Mangote - é uma luva cilíndrica com um cone morse num lado e uma
porca no outro; a ponta com o cone morse serve para prender a
contraponta, a broca e o mandril; o outro lado é conjugado a um
parafuso, que ao ser girado pelo volante, realiza o movimento de
avanço e recúo.
Trava do mangote - serve para fixá-lo, impedindo que se movimente
durante o trabalho.
Volante - serve para fazer avançar ou recuar o mangote.
Acessórios do torno
• servir de suporte direto para ferramentas de corte de haste cônica como brocas, alargadores e machos;
O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar na
execução de muitas operações de torneamento.
Denominação
• deslocar a contraponta lateralmente para tornear peças de pequena conicidade.
As partes principais do cabeçote móvel são: base, corpo, mangote,
trava do mangote e volante.
19
Figura
Função
Placa de 3 castanhas
fixar peças cilíndricas
Placa de 4 castanhas independentes
fixar peças cilíndricas
para tornear excêntricos
e fixar peças quadradas
Placa lisa
fixar peças de formas
irregulares
o
Denominação
Figura
Placa arrastadora
fornecer movimento giratório à peça
fixada entre pontas
Ponta
suportar a peça
por meio dos furos
de centro
Luneta fixa e
móvel
Bucha cônica
Faceamento
Função
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. A operação
de facear é realizada do centro para a periferia da peça. Também é
possível facear partindo da periferia para o centro da peça, desde
que se use uma ferramenta adequada.
servir de mancal
na usinagem de
eixos longos e de
pequeno diâmetro
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.
adequar o cone da
haste cônica das
brocas ou mandris
com encaixe cônico do mangote e
eixo-árvore
Operações do torno
O torneamento é um processo de usinagem que se baseia no movimento da peça ao redor de seu próprio eixo, com a retirada progressiva de cavaco. O cavaco é cortado por uma ferramenta de um só
gume cortante, com dureza superior à do material a ser cortado.
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.
Usa-se a furação no torno para fazer furo cilíndrico por deslocamento
de uma broca montada no cabeçote. É um furo de preparação do
material para operações posteriores de alargamento, torneamento e
roscamento internos.
Torneamento cilíndrico externo
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.
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.
20
o
Quando se constrói um cone interior para ser acoplado a um cone
exterior, deve-se fabricar primeiro o cone exterior, usando-o depois
como calibrador para controlar a conicidade da peça com cone interno.
A principal aplicação do torneamento cônico é na produção de pontas
de tornos, buchas de redução, válvulas e pinos cônicos.
Torneamento cônico externo
Operação muito comum, o torneamento cônico externo admite duas
técnicas: com inclinação do carro superior e com desalinhamento da
contraponta.
O torneamento com inclinação do carro superior é usado para tornear
peças cônicas de pequeno comprimento. O torneamento cônico com
deslocamento do carro superior consiste em inclinar o carro superior
de modo a fazer ferramenta avançar manualmente ao longo da linha
que produz o corte no ângulo de inclinação desejado.
Ferramentas de Corte
As ferramentas de corte são empregadas para cortar materiais metálicos e não metálicos por desprendimento de cavaco. São constituídas de materiais com elevada dureza, o que lhes permite cortar
materiais de dureza inferior.
Existem dois fatores de influência nas ferramentas de corte: a dureza
dos materiais de que são feitas e o ângulo da geometria de corte da
ferramenta.
Materiais das ferramentas
Normalmente os materiais das ferramentas de corte são aço carbono, aço rápido, metal duro e cerâmica.
O torneamento com desalinhamento da contraponta é usado para
º
peças de grande comprimento com conicidade de até 10 , aproximadamente. Consiste em delocar transversalmente o cabeçote móvel
por meio de parafuso de regulagem, de modo que a peça forme um
ângulo em relação às guias do barramento. Ao avançar paralelamente às guias, a ferramenta corta um cone com o ângulo escolhido
Aço carbono
O aço carbono utilizado para ferramentas de corte tem teores de
carbono que variam entre 0,7 e 1,5%; é utilizado em ferramentas
para usinagem manual ou em máquinas-ferramenta como, por exemplo, limas, talhadeiras, raspadores e serras. As ferramentas de
aço carbono são utilizadas para pequenas quantidades de peças e
não se prestam a altas produções; são pouco resistentes a temperaturas de corte superiores a 250º C, daí a desvantagem de usar baixas velocidades de corte.
Aço rápido
As ferramentas de aço rápido possuem, além do carbono,
vários elementos de liga, tais como tungstênio (W), cobalto (Co),
cromo (Cr), vanádio (Va), molibdênio (Mo) e boro (B), que são responsáveis pelas propriedades de resistência ao desgaste e aumenº
tam a resistência de corte a quente até 550 C, possibilitando maior
velocidade de corte em relação às ferramentas de aço carbono.
Torneamento cônico interno
Neste tipo de torneamento, o ângulo de deslocamento do carro superior é igual ao ângulo de inclinação do cone que se pretende fabricar.
A ferramenta é a mesma utilizada no broqueamento e o controle
de conicidade é feito com um calibrador cônico.
21
o
Cerâmica
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.
As ferramentas de cerâmica são pastilhas sinterizadas, 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
º
de corte resiste ao desgaste sob temperatura de 1 200 C.
Ângulos da ferramenta de corte
O fenômeno de corte é realizado pelo ataque da cunha da ferramenta; 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.
Metal duro
Metal duro ou carbeto metálico, conhecido popularmente como 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, recebendo o nome de briquete. O último estágio de fabricação do metal duro é a sinterização, em que os briquetes se tornam
uma peça acabada de metal duro em forma de pastilha, sob uma
º
temperatura entre 1 300 e 1 600 C.
Todo esse processo garante ao metal duro grande resistência ao
desgaste, com as vantagens de alta resistência ao corte a quente,
º
pois até uma temperatura de 800 C a dureza mantém-se inalterada;
possibilidade de velocidades de corte de 50 a 200m/min, até vinte
vezes superior à velocidade do aço rápido.
Devido à alta dureza, os carbetos 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.
Para a compreensão dos ângulos das ferramentas, é necessário
estabelecer um sistema de referência que facilita consultas mais
rápidas a catálogos técnicos. Esse sistema de referência é constituído por três planos ortogonais, quer dizer, perpendiculares entre si, e
que são:
• plano de referência - PR - é o plano que contém o eixo de rotação da peça e passa pelo ponto de referência sobre a aresta principal
de corte; é um plano perpendicular à direção efetiva de corte.
• plano de corte - PC - é o plano que passa pela aresta de corte e
é perpendicular ao plano de referência.
22
o
• plano de medida - PM - é o plano perpendicular ao plano de
corte e ao plano de referência; passa pelo ponto de referência sobre
a aresta principal de corte.
Ângulo de cunha β
Formado pelas superfícies de folga e de saída; é medido no plano de
medida da cunha cortante. Para tornear materiais moles, β = 40 a
º
º
50 ; materiais tenazes, como aço, β = 55 a 75 ; materiais duros e
º
frágeis, como ferro fundido e bronze,
β = 75 a 85 .
Os ângulos da ferramenta de corte são classificados em: de
folga α (alfa), de cunha β (beta), de saída γ (gama), de ponta ε (epsilon), de posição χ (chi) e de inclinação de aresta cortante λ (lambda).
Ângulo de saída γ
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
º
sobre a força de corte. Para tornear materiais moles, γ = 15 a 40 ;
º
º
materiais tenazes, γ = 14 ; materiais duros, γ = 0 a 8 . Geralmente,
º
nas ferramentas de aço rápido, γ está entre 8 e 18 ; nas ferramentas
º
de metal duro, entre -2 e 8 .
Ângulo de folga α
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 α deve ser pequeno; para materiais moles, α deve ser maior. Geralmente, nas ferramentas de aço
º
rápido α está entre 6 e 12 e em ferramentas de metal duro, α está
º
entre 2 e 8 .
A soma dos ângulos α, β e γ , medidos no plano de medida, é igual a
º
90 .
º
α + β + γ = 90
23
o
Ângulo χs - é o ângulo formado entre a projeção da aresta lateral
de corte sobre o plano de referência e a direção de avanço medido
no plano de referência; sua principal função é controlar o acabamento; no entanto, deve-se lembrar que o acabamento superficial também depende do raio da ferramenta.
Ângulo da ponta
ε
É formado pela projeção das arestas lateral e principal de corte sobre
o plano de referência e medido no plano de referência; é determinado
º
conforme o avanço. O campo de variação situa-se entre 55 e 120 e o
º
valor usual é 90 .
A soma dos ângulos χ , ε e χs, medidos no plano de referência, é
º
igual a 180 .
º
χ + ε + χs = 180
Ângulo de posição principal χ
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 χ é controlar o choque de entrada da ferramenta. O campo
º
º
de variação deste ângulo está entre 30 e 90 ; o valor usual é 75 .
Ângulo de inclinação da aresta cortante λ
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
º
tempo de vida útil; o ângulo de inclinação pode variar de -10 a + 10
º
; em geral, λ = -5 .
24
o
Ângulo
λ
Ângulos recomendados em função do material
negativo - é usado nos trabalhos de desbaste e em
cortes interrompidos de peças quadradas, com rasgos ou com ressaltos, em materiais duros, quando a ponta da ferramenta for a parte
mais baixa em relação à aresta de corte. Nesta situação, o cavaco se
apresenta sob forma helicoidal a contínua.
Material
α
2
Aço 1020 até 450N/mm
2
Aço 1045 420 a 700N/mm
2
Aço 1060 acima de 700N/mm
Aço ferramenta 0,9%C
Aço inox
FoFo brinell até 250HB
FoFo maleável ferrítico brinell até 150HB
FoFo maleável perflítico brinell de 160HB a
240HB
Cobre, latão, bronze (macio)
Latão e bronze (quebradiço)
Bronze para bucha
Alumínio
Duralumínio
Ângulos
β
γ
8
8
8
6a 8
8 a 10
8
8
55
62
68
72 a 78
62 a 68
76 a 82
64 a 68
27
20
14
14 a 18
14 a 18
0a6
14 a 18
8
8
8
8
10 a 12
8 a 10
72
55
79 a 82
75
30 a 35
35 a 45
10
27
0a3
7
45 a 48
37 a 45
10
15
10
80 a 90
75
55
5
0
25
10
10
8
12
75
80 a 90
82
75
5
0
0
3
Duroplástico
Celeron, baquelite
Ebonite
Fibra
Termoplástico
PVC
Acrílico
Teflon
Nylon
Ângulo λ positivo - diz-se que λ é positivo quando a ponta da
ferramenta em relação à aresta de corte for a parte mais alta; é usado na usinagem de materiais macios, de baixa dureza. Nesta situação, o cavaco se apresenta sob forma helicoidal contínua.
Além dos ângulos, também as pontas de corte são arredondadas em
função do acabamento superficial da peça; o raio é medido no plano
de referência da ferramenta. Alguns valores, em função do material
da ferramenta, são:
aço rápido: rε = 4x s;
ou rε ≥
p
;
4
metal duro: s < 1,0mm/r ⇒ rε = 1mm
s ≥ 1,0mm/r ⇒ rε = s
onde
rε ⇒ raio da ponta da
ferramenta
s ⇒ avanço
p ⇒ profundidade
mm/r ⇒ unidade de
avanço
Ângulo λ neutro - diz-se que λ é neutro quando a ponta da
ferramenta está na mesma altura da aresta de corte; é usado na
usinagem de materiais duros e exige menor potência do que λ positivo ou negativo. O cavaco se apresenta espiralado e contínuo, situação em que um grande volume pode ocasionar acidentes.
A posição da aresta principal de corte indica a direção do avanço;
segundo a norma ISO 1832/85, a ferramenta pode ser direita, representada pela letra R (do inglês right ), esquerda, representada pela
letra L (do inglês left ), ou neutra, representada pela letra N.
Ângulos em função do material
Experimentalmente, determinaram-se os valores dos ângulos para
cada tipo de material das peças; os valores de ângulo para os materiais mais comuns encontram-se na tabela.
25
o
Ferramentas de Corte para Torno
As ferramentas de corte para torno podem ser classificadas em
ferramentas de desbastar, facear, sangrar, tornear interno, alisar,
formar e roscar. São basicamente as mesmas, tanto para torneamento externo como para interno.
1. desbastar
2. alisar
3. sangrar
4. formar
5. roscar
6. tornear com haste
Ferramenta de desbastar
Remove o cavaco mais grosso possível, levando-se em conta a
resistência da ferramenta e a potência da máquina. O desbaste pode
ser feito à direita ou à esquerda, com ferramenta reta ou curva, podendo ser de aço rápido, carboneto metálico soldado ou intercambiável.
Ferramentas para desbastar de aço rápido
Ferramentas para desbastar de carboneto metálico soldado.
1.
2.
3.
4.
5.
cortar
cilindrar à direita
sangrar
alisar
facear à direita
6.
7.
8.
9.
10.
sangrar com grande dimensão
desbastar à direita
cilindrar e facear à esquerda
formar
roscar
Ferramentas para desbastar de carboneto metálico intercambiável.
As ferramentas para tornear internamente podem ser de corpo único,
com pastilhas soldadas ou com insertos. Podem ser utilizadas nas
operações de desbaste ou de acabamento, variando os ângulos de
corte e a forma da ponta.
Ferramenta de facear
Empregada para desbastar e para fazer acabamento, pode ser curva
ou reta; o trabalho pode ser feito do centro para a periferia, da periferia para o centro, à esquerda e à direita.
26
o
Uma outra maneira de cortar com bedame é afiá-lo com um grande
raio na aresta de corte, de modo a não aumentar o esforço de corte;
nesta situação, o cavaco se apresenta em forma de arco, o que
facilita sua saída do canal devido a uma compressão lateral; podemse utilizar velocidades de corte maiores porque o cavaco não atrita
com as pa redes laterais da ranhura. A abundância de fluido na
região de corte é fundamental para a refrigeração da peça e da ferramenta, além de facilitar a expulsão do cavaco. Aplica-se esse tipo
de corte em bedame com até 3mm de largura.
Ferramenta de sangrar
A ferramenta para sangrar é o bedame, que corta o material perpendicularmente ao eixo de simetria da peça, no sentido de fora para
dentro, formando canais. É usada na fabricação de arruelas, polias,
eixos roscados e canais para alojar anéis de trava ou de vedação e
saídas de ferramentas.
Para a execução de canais em peças cilíndricas, como por exemplo
na saída de ferramentas, as dimensões e a forma das ranhuras são
padronizadas com a finalidade de aumentar a vida útil da peça e da
ferramenta. As normas que padronizam a forma e as dimensões de
saída para ferramentas e rebolos são a NBR 5870 e DIN 509. As
ferramentas são normalmente afiadas com raios e ângulos em concordância.
Saída de rosca conforme a NBR 5870
O bedame também pode ser usado para separar um material do
corpo da peça; quando utilizado para cortar, o bedame deve ter uma
ligeira inclinação na aresta de corte, para evitar que a rebarba fique
presa à peça.
A relação de medida entre a parte útil b e a aresta de corte a varia
aproximadamente de 4:1 até 5:1; essa relação pode ser exemplificada pelo quadro, que mostra uma aresta do bedame a = 3,8mm para
2
uma peça de aço 400N/mm , com diâmetro de 45mm.
Saída de rebolo conforme a DIN 509
27
o
Ferramenta para tornear interno
Utilizada para torneamento interno de superfícies cilíndricas, cônicas,
faceadas ou perfiladas.
Fixação e ajustagem da ferramenta de tornear
O posicionamento e a rigidez da fixação da ferramenta influenciam a
vida útil e, em conseqüência, a produtividade da ferramenta. A posição influi nos ângulos α e γ, que, por sua vez, influem na formação
do cavaco e, conseqüentemente, na força de corte. A posição correta
da porta da ferramenta deve coincidir com o centro geométrica da
peça.
Ferramenta de formar
Empregada para tornear peças de perfil variado; usam-se ferramentas cujas arestas de corte têm a mesma forma do perfil que se deseja
dar à peça.
As ferramentas de corte podem ser presas no torno de duas maneiras: diretamente no porta-ferramentas do carro superior ou por meio
de suporte que, por sua vez, é fixado no porta-ferramentas.
Ferramenta de roscar
Ao fixar a ferramenta, deve-se observar se é necessário colocar um
ou mais calços de aço para obter a altura desejada da ferramenta.
Utilizada para fazer rosca na peça; é preparada de acordo com o tipo
de rosca que se deseja executar.
28
o
Os ângulos α, β e γ devem ser conservados quando se fixam ferramentas nos diferentes tipos de porta-ferramentas.
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.
Para que uma ferramenta seja fixada rigidamente, é necessário que
sobressaia o menos possível do porta-ferramentas, ou seja, o balanço b deve ser o menor possível, para evitar a flexão da ferramenta
que pode provocar alterações na rugosidade e nas dimensões da
peça.
Tipos de furadeiras
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.
O valor do ângulo formado pela aresta de corte da ferramenta com a
superfície a cortar é variável, conforme a operação. Assim, em opeº
ração de desbastar, o ângulo χ pode variar de 30º até 90 , conforme
material. Quanto maior a resistência do material, menor será o ângulo. Em operação de facear, o ângulo pode variar de 0 a 5º
Esse tipo de furadeira também é usado em serviços de manutenção
para a extração de elementos de máquinas tais como parafusos e
prisioneiros. Pode ser elétrica e também pneumática.
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:
29
o
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.
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
quantidade de peças seriadas.
Furadeira
de coluna
de bancada
Alavanca
de avanço
manual
b) de piso - geralmente usada para a furação de peças grandes com
diâmetros maiores do que os das furadeiras 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.
Furadeira
de coluna
de piso
Partes da furadeira de coluna
As principais partes de uma furadeira de coluna são: motor, cabeçote
motriz, coluna, árvore ou eixo principal, mesa porta-peças e base.
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.
O motor fornece energia que impulsiona o sistema de engrenagens ou de
polias.
30
o
O cabeçote motriz é a parte da máquina na qual se localiza o sistema
de engrenagens ou polias e a árvore (ou eixo principal). O sistema de
engrenagens ou polias é responsável pela transformação e seleção
de rotações transmitidos à árvore ou eixo principal.
A árvore (ou eixo principal), montada na cabeça motriz, é o elemento
responsável pela fixação da ferramenta diretamente em seu eixo ou
por meio de um acessório chamado de mandril. É essa árvore que
transmite o movimento transformado pelo sistema de engrenagens
ou polias à ferramenta e permite que esta execute a operação desejada.
A coluna é o suporte da cabeça motriz. Dispõe de guias verticais
sobre as quais deslizam a cabeça motriz e a mesa porta-peça.
A broca do tipo helicoidal de aço rápido é a mais usada em mecânica. Por isso, é preciso conhecer suas características de construção
e nomenclatura.
A mesa porta-peça é a parte da máquina onde a peça é fixada. Ela
pode ter movimentos verticais, giratórios e de inclinação.
As brocas são construídas conforme a norma NBR 6176. A nomenclatura de suas partes componentes e seus correspondentes em
termos usuais em mecânica estão apresentados a seguir.
A base é o plano de apoio da máquina para a fixação no piso ou na
bancada. Pode ser utilizada como mesa porta-peça quando a peça é
de grandes dimensões.
Broca helicoidal com haste cilíndrica
O movimento de avanço de uma broca ou de qualquer outra ferramenta fixada no eixo principal da furadeira de coluna pode ser executado manual ou automaticamente.
As furadeiras com avanço manual são as mais comuns. Nessas
furadeiras, o avanço é controlado pelo operador, quando se executa
trabalhos que não exigem grande precisão.
As furadeiras de coluna de piso, radiais, múltiplas e de fusos múltiplos têm avanço automático. Isso permite a execução de furos com
melhor acabamento. Elas são usadas principalmente na fabricação
de motores e máquinas.
Manuseio da furadeira
Broca helicoidal com haste cônica
Para obter um bom resultado nas operações com a furadeira, a
ferramenta deve estar firmemente presa à máquina a fim de que gire
perfeitamente centralizada. A peça, por sua vez, deve estar igualmente presa com firmeza à mesa da máquina.
Se o furo a ser executado for muito grande, deve-se fazer uma pré
furação com brocas menores.
Uma broca de haste cônica não deve jamais ser presa a um mandril
que é indicado para ferramentas de haste cilíndrica paralela.
Para retirar a ferramenta deve-se usar
adequada.
unicamente a ferramenta
BROCAS
σ = ângulo de ponta
A 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, 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.
31
ψ = ângulo da aresta transversal
o
Nomenclatura
Termos
Nomenclatura
Termos
NBR 6176
usuais
NBR 6176
usuais
1
comprimento --12 superfície de --da ponta
comprimento saída
largura do
2
comprimento de corte
13 largura da rebaixo
utilizável
--superfície lateral
3
comprimento --de folga
diâmetro
do canal
comprimento 14 comprimento do rebaixo
4
comprimento do pescoço
da superfície
da haste
--lateral
de
filete
5
comprimento superfície
folga
cilíndrico
do rebaixo
detalonada
15 guia
centro
6
comprimento --16 aresta trans- morto
total
largura
do versal
--7
superfície filete cilíndri- 17 diâmetro da --principal de
co
broca
--folga
--18 quina
alma
na
8 ponta de corte --19 canal
ponta
9
largura l da
20 espessura k
rebaixo
guia
do núcleo
10 aresta lateral
21
superfície
11 aresta princilateral de folga
pal de corte
Fonte: Manual Técnico SKF Ferramentas S/A, 1987, p. 7.
Ângulo da broca
Para fins de fixação e afiação, a broca é dividida em três partes:
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 (σ) que varia de acordo com o material a ser furado.
Classificação
quanto ao
ângulo de
hélice
Tipo H para
materiais
duros,
tenazes
e/ou que
produzem
cavaco
curto
(descontínuo).
Ângulo da
ponta
(σ)
80°
118°
140°
Tipo N para
materiais
de tenacidade
e
dureza
normais.
130°
Tipo W para
materiais
macios
e/ou que
produzem
cavaco
longo.
130°
Aplicação
Materiais
prensados,
ebonite, náilon,
PVC,
mármore,
granito.
Ferro fundido
duro,
latão,
bronze, celeron, baquelite.
Aço de alta
liga.
Aço alto carbono.
118°
Aço
macio,
ferro fundido,
aço-liga.
Alumínio,
zinco, cobre,
madeira,
plástico.
b) ângulo lateral de folga (representado pela letra grega α, lê-se
alfa) tem a função de reduzir o atrito entre a broca e a peça. Isso facilita a penetração da broca no material. Sua medida varia
entre 6 e 27º, de acordo com o diâmetro da broca. Ele também
deve ser determinado de acordo com o material a ser furado:
quanto mais duro é o material, menor é o ângulo de folga.
A broca corta com as suas duas arestas cortantes como um sistema
de duas ferramentas. Isso permite formar dois cavacos simétricos.
Além de permitir a saída do cavaco, os canais helicoidais permitem a
entrada do líquido de refrigeração e lubrificação na zona de corte.
As guias que limitam os canais helicoidais guiam a broca no furo.
Elas são cilíndricas e suficientemente finas para reduzir o atrito nas
paredes do orifício. As bordas das guias constituem as arestas laterais da broca.
A aresta principal de corte é constituída pela superfície de saída da
broca e a superfície de folga.
Características das brocas
A broca é caracterizada pelas dimensões, pelo material com o qual é
fabricada e pelos seguintes ângulos:
a) ângulo de hélice (indicado pela letra grega γ, lê-se gama)
auxilia no desprendimento do cavaco e no controle do acabamento e da profundidade do furo. Deve ser determinado de acordo
com o material a ser furado: para material mais duro, ângulo
mais fechado; para material mais macio, ângulo mais aberto. É
formado pelo eixo de simetriada broca e a linha de inclinação da
hélice. Conforme o ângulo γ a broca e classifica em N, H, W.
32
o
c) ângulo de ponta (representado pela letra grega σ, lê-se sigma)
corresponde ao ângulo formado pelas arestas cortantes da broca.
Também é determinado pela resistência do material a ser furado.
Para a usinagem de chapas finas são freqüentes duas dificuldades: a
primeira é que os furos obtidos não são redondos, às vezes adquirindo a forma triangular; a segunda é que a parte final do furo na chapa
apresenta-se com muitas rebarbas.
A forma de evitar esses problemas é afiar a broca de modo que o
ângulo de ponta fique mais obtuso e reduzir a aresta transversal de
corte.
É muito importante que as arestas cortantes tenham o mesmo comprimento e formem ângulos iguais em relação ao eixo da broca (A =
A').
Para a usinagem de ferro fundido, primeiramente afia-se a broca com
um ângulo normal de 118º. Posteriormente, a parte externa da aresta
principal de corte, medindo 1/3 do comprimento total dessa aresta, é
afiada com 90º.
Existem verificadores específicos para verificar o ângulo ε da broca.
Para a usinagem de cobre e suas ligas, como o latão, o ângulo lateral
de saída (ângulo de hélice) da broca deve ser ligeiramente alterado
para se obter um ângulo de corte de 5 a 10º, que ajuda a quebrar o
cavaco. Essa alteração deve ser feita nas arestas principais de corte
em aproximadamente 70% de seu comprimento.
Modificações para aplicações específicas
Quando uma broca comum não proporciona um rendimento satisfatório
em um trabalho específico e a quantidade de furos não justifica a compra
de uma broca especial, pode-se fazer algumas modificações nas brocas
do tipo N e obter os mesmos resultados.
Pode-se, por exemplo, modificar o ângulo da ponta, tornando-o mais
obtuso. Isso proporciona bons resultados na furação de materiais
duros, como aços de alto carbono.
33
o
A tabela a seguir mostra algumas afiações especiais, conforme norma NBR 6176.
Afiações especiais
Tipo de afiação
Aplicações
Formato A
Para aços até 900
Redução da
2
N/mm
aresta transversal
Formato B
Redução da
aresta transversal
com correção da
aresta principal
de corte
Aço com mais de
2
900 N/mm
Aço para molas
Aço ao manganês
Ferro fundido
Formato C
Afiação em cruz
Aço com mais de
2
900 N/mm
d) 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.
Formato D
Afiação com cone
Ferro fundido
duplo
Formato E
Ponta para centrar
e) broca com pastilha de metal duro para metais é utilizada na
2
furação de aços com resistência à tração de 750 a 1400 N/mm
2
e aços fundidos com resistência de 700 N/mm . è empregada
também na furação de peças fundidas de ferro, alumínio, latão.
Ligas de alumínio,
cobre e zinco
Chapa fina
Papel
Brocas especiais
Além da broca helicoidal existem outros tipos de brocas para usinagens especiais. Elas são por exemplo:
a) 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.
Forma A
Forma B
f)
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, e pelo corpo que não apresenta guias cilíndricas.
g) broca para furação curta é utilizada em máquinas-ferramenta
CNC, na furação curta de profundidade de até 4 vezes o diâmetro
da broca. É provida de pastilhas intercambiáveis de metal duro.
Possui, em seu corpo, furos para a lubrificação forçada. Com ela,
é possível obter furos de até 58 mm sem necessidade de préfuração.
Forma R
b) broca escalonada simples e múltipla
serve para executar
furos e rebaixos em uma única operação. É empregada em grande produção industrial.
c) 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.
34
o
A fresadora é constituída das seguintes partes principais: corpo, eixo
principal, mesa, carro transversal, suporte da mesa, caixa de velocidade do eixo principal, caixa de velocidade de avanço, torpedo.
h) broca trepanadora é uma broca de tubo aberto com pastilhas de
metal duro intercambiáveis. É utilizada na execução de furos
passantes de grande diâmetro. O uso dessa broca diminui a produção do cavaco porque boa parte do núcleo do furo é aproveitada para a confecção de outras peças.
Existe uma variedade muito grande de brocas que se diferenciam
pelo formato e aplicação. Os catálogos de fabricantes são fontes
ideais de informações detalhadas e atualizadas sobre as brocas, ou
quaisquer outras ferramentas.
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.
FRESADORAS
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. Assim, a mesa é dotada de ranhuras que permitem
alojar os elementos de fixação.
A fresagem é uma operação de usinagem na qual o material é removido por meio de uma ferramenta giratória chamada de fresa e que
apresenta múltiplas arestas cortantes. Cada aresta remove uma
pequena quantidade de material a cada volta do eixo no qual a ferramenta é fixada.
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, e
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.
A máquina que realiza essa operação chama-se fresadora.
Fresadora
A fresadora é uma máquina-ferramenta de movimento contínuo que
realiza a usinagem de materiais por meio de uma ferramenta de corte
chamada de fresa.
A fresadora permite realizar operações de fresagem de superfícies
planas, côncavas, convexas e combinadas.
O acoplamento com o fuso da mesa ou do suporte da mesa é feito
por meio de um eixo extensível com articulação tipo cardan .
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.
35
o
Funcionamento
Na fresadora, distinguem-se dois movimentos essenciais.
1. o movimento de corte (da ferramenta de 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 e divisores.
Se o eixo-árvore é perpendicular à mesa da máquina, a fresadora é
vertical.
O acionamento principal da máquina é produzido por um motor alojado na parte posterior do corpo da máquina. Esse motor transmite o
movimento para o eixo principal por meio do sistema de engrenagens
da caixa de velocidades.
O movimento de avanço automático é produzido pela caixa de avanços, através de um eixo cardan que se articula com um mecanismosistema de coroa e parafuso sem fim.
O deslocamento vertical do suporte da mesa, o transversal do carro e
o longitudinal da mesa podem ser realizados manualmente por meio
de manivelas acopladas a mecanismos de porca e fuso.
O eixo principal é prolongado com o auxílio do eixo porta-fresas no
qual as ferramentas são montadas. Quando o eixo porta-fresas é
longo, fica apoiado em mancais montados no torpedo da máquina.
A Fresadora copiadora trabalha com uma mesa e dois cabeçotes: o
cabeçote apalpador e o de usinagem. Essa fresadora realiza o trabalho de usinagem a partir da cópia de um modelo dado.
Condições de uso
Para que o rendimento do trabalho seja o melhor possível, a fresadora deve ser mantida em bom estado de conservação.
Isso é conseguido observando-se as orientações do manual do fabricante principalmente no que se refere à limpeza, à lubrificação adequada nas superfícies de rotação e deslizamento; não submetendo a
máquina a esforços superiores a sua capacidade, e também tendo
cuidado na montagem dos mecanismos, mantendo-os sempre bem
acoplados.
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;
• mista.
De acordo com o trabalho que realizam, elas podem ser:
• copiadora;
• geradora de engrenagens;
• pantográfica;
• universal.
A fresadora geradora de engrenagens permite a usinagem em alta
produção de engrenagens. Os processos de geração de engrenagens por meio desse tipo de máquina-ferramenta são de três tipos
condicionados ao tipo da máquina. Eles são:
• Processo Renânia, no qual o movimento giratório sincronizado
entre a ferramenta (denominada de caracol ) e a peça possibilita
maior produção com perfil exato da evolvente;
• Processo Fellows e Maag, nos quais o movimento principal de
corte da ferramenta é linear (parecido com o da plaina vertical) e o
movimento da peça é giratório. Nesses processos, a produção é
menor, mas possibilita a usinagem de engrenagens escalonadas e
internas.
A fresadora é horizontal quando seu eixo-árvore é paralelo à mesa
da máquina.
A fresadora pantográfica também permite a usinagem a partir da
cópia de um modelo. A diferença nesse tipo de fresadora está no fato
de que a transmissão do movimento é coordenada manualmente
pelo operador. Isso permite trabalhar detalhes como canais e pequenos raios, mais difíceis de serem obtidos em uma fresadora copiadora.
36
o
Esse tipo de fresadora pode ser de dois tipos: bidimensional e tridimensional.
A mesa da fresadora universal é montada sobre uma base que pero
mite girá-la no plano horizontal até um ângulo de inclinação de 45
nos dois sentidos.
A essa mesa pode ser adaptado um aparelho divisor universal que
permite a fresagem de engrenagens cilíndricas ou cônicas de dentes
retos ou helicoidais.
Fresadora Universal
Além das características comuns a todas as fresadoras, a fresadora
universal apresenta dois eixos-árvore: um horizontal e outro vertical.
A fresadora universal apresenta também:
• dispositivo para aplainamento vertical, com movimento retilíneo
alternativo;
• dispositivo para fresar cremalheiras;
o
• mesa divisora (platô giratório) a 360 para fresagens especiais.
FRESAS
Na fresagem, usa-se uma ferramenta multicortante chamada de fresa
que retira cavacos por meio de movimentos circulares enquanto a
peça se desloca com movimentos retilíneos.
O eixo horizontal está localizado no corpo da máquina.
O eixo vertical situa-se no cabeçote localizado na parte superior da
máquina.
Alguns desses cabeçotes têm dupla articulação. Isso permite a inclinação do eixo porta-fresa no ângulo desejado em relação à superfície da mesa.
Desse modo, a fresa pode ocupar qualquer posição no espaço e
trabalhar em qualquer ângulo, produzindo peças de perfis e formatos
variados, mediante o emprego da fresa adequada.
37
o
Para cortar o material, os dentes da fresa têm forma de cunha que
apresentam os seguintes ângulos:
• ângulo de saída ⇒ γ
• ângulo de cunha ⇒ β
• ângulo de folga ⇒ α
Quanto à disposição dos dentes na ferramenta, estes podem estar
paralelos ao eixo da fresa ou possuir formato helicoidal.
As fresas de dentes retos apresentam um rendimento de corte reduzido devido à dificuldade de liberação do cavaco.
As fresas de dentes helicoidais eliminam os cavacos lateralmente e
trabalham mais suavemente, já que quando um dente está saindo do
material o outro está começando a cortar. Nas fresas helicoidais os
dentes podem cortar à direita ou à esquerda.
O ângulo de cunha (β) é aquele que dá à 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 e 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=
o
57 ).
Tipos de fresas
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.
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
o
cunha de valor médio (β=73 ).
•
Fresa cilíndrica tangencial
• Fresa de topo para mandril com chaveta transversal e longitudinal
Finalmente, para fresar materiais duros e quebradiços e aços com
2
mais de 700 N/mm , emprega-se a fresa do tipo H, que têm um
o
ângulo β = 81 .
38
o
•
•
Fresas angulares: são fresas usadas na usinagem de perfis
em ângulo, como encaixes do tipo rabo-de-andorinha.
Fresa circular de corte de três lados e dentes retos
•
Fresa angular para rasgos retos
•
Fresa de ângulo duplo
Fresa circular de corte de três lados e dentes alternados
Fresas para rasgos: são fresas usadas na abertura de rasgos
de chaveta, ranhuras retas ou em perfil em T, como as das mesas de
máquinas-ferramenta (fresadoras, furadeiras, plainas).
•
Fresas de perfil constante: são fresas usadas para abrir
canais, superfícies côncavas e convexas e gerar dentes de engrenagens.
Fresa de topo de haste reta
Fresa de perfil constante para rasgos e canais
•
Fresa de topo de haste cônica
•
Fresa para ranhura em T ou Woodruff de haste reta
•
Fresa para ranhura em T ou Woodruff de haste cônica
39
•
Fresa angular com haste cilíndrica
•
Fresa de perfil constante para rasgos e canais
o
•
As pastilhas de metal duro possuem um formato geométrico que
proporciona a troca das arestas de corte numa mesma pastilha. Isso
possibilita o aumento da produtividade devido à diminuição de parada
de máquina para afiações. Os cabeçotes para fresar são dotados de
dispositivos para a fixação rápida da pastilha que pode ser por molas, grampos, parafusos e pinos ou garras. Na primeira montagem
das pastilhas, estas devem ser calibradas para que um bom acabamento seja obtido.
Fresa de perfil constante semi-circular convexa
Trem de fresagem
Para a execução de fresagem de peças com perfis diferentes, podese montar um trem de fresagem, se uma máquina com potência
suficiente está disponível.
•
Fresa de perfil constante semi-circular côncava
•
Fresa módulo
A montagem de um trem de fresagem traz uma grande economia de
tempo, já que várias operações podem ser executadas ao mesmo
tempo.
As fresas que compõem um trem de fresagem devem ser afiadas em
conjunto a fim de manter as relações das dimensões entre os perfis.
Fixação da fresa
A 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 caracol
•
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
Fresas de dentes postiços (ou cabeçote para fresar): possuem dentes postiços de metal duro.
40
o
•
A velocidade de corte é, geralmente, indicada para uso nas máquinas-ferramenta e se refere à quantidade de metros dentro da unidade
de tempo (minuto ou segundo): 25 m/min (vinte e cinco metros por
minuto) e 40 m/s (quarenta metros por segundo), por exemplo.
Fresa cilíndrica tangencial e fresa circular com chaveta
longitudinal, fixado em eixos porta fresa haste longa.
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 perímetro do material ou da ferramenta (πd), multiplicado pelo número de rotações (n) por minuto
em que o material ou ferramenta está girando.
•
Fresa cilíndrica frontal e cabeçote para fresa com chaveta transversal.
Matematicamente, pode-se dizer que, em uma rotação:
Em
Velocidade de Corte
Vc =
πd
t
Vc =
πdn
t
rotações:
Nessa fórmula, π é igual a 3,14 (valor constante), d é o diâmetro da
peça ou da ferramenta e n é o número de rotações por minuto.
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.
Como o número de rotações é determinado a cada minuto, a V c pode
ser representada:
O modo para determinar ou comparar a rapidez desse movimento é a
velocidade de corte, representada pelo símbolo Vc.
Vc =
πdn
ou Vc = πdn.
1min
O diâmetro da peça é dado, geralmente, em milímetros. Assim, para
obter a velocidade teórica em metros por minuto, é necessário converter a medida do diâmetro em metros:
Vc =
Observação:
ou
Vc =
πdn
(m / min)
1000
1m = 1000mm
Nas máquinas-ferramentas onde o movimento de corte é linear, por
exemplo, na plaina, brochadeira e serra alternativa a peça ou a
ferramenta são submetidas a um movimento. Nessas máquinas a
velocidade é variável de zero até um valor máximo, porque a peça
ou a ferramenta pára nas extremidades do curso e vai aumentando a
velocidade até chegar ao seu valor máximo.
Velocidade de corte é, pois, o espaço percorrido pela ferramenta ou
peça em uma unidade de tempo.
A Vc pode variar de acordo com o tipo e a dureza da ferramenta e
também com a resistência à tração do material a ser usinado.
Matematicamente a velocidade de corte é representada pela fórmula:
Vc =
πdn
1000
e
t
Nessa fórmula, Vc é a velocidade de corte, e é o espaço percorrido
pela ferramenta e t é o tempo gasto.
41
o
Em função do tipo de retificação as velocidades recomendadas são
mostradas na tabela a seguir.
A velocidade de corte é representada pelo dobro do curso (c) percorrido pela peça ou a ferramenta multiplicado pelo número de golpes
(n) realizados no espaço de tempo de um minuto.
Tipos de retificação
Velocidade periférica (m/s)*
retificação cilíndrica
25/30
retificação interna
15/20
retificação plana
20/25
retificação da ferramenta
18/20
corte
80
* Para ferro fundido cinzento, valem os valores menores.
Para aço, os valores maiores.
É importante observar que na retificação as velocidades de corte são
apresentadas em metros por segundo (m/s), devido as velocidades
serem muito elevadas quando comparadas com as velocidades de
corte da usinagem de ferramentas clássicas (ferramenta de açorápido e metal duro).
Exemplo:
Para um rebolo vitrificado cuja a velocidade periférica normal é da
ordem de 30/35 m/s a velocidade do grão seria de 1.800 / 2.100
m/min, enquanto uma fresa costuma trabalhar a 90 m/min.
A velocidade de corte é um dado muito importante para a operação
das máquinas-ferramenta porque é ela que determina o desempenho
da máquina e a durabilidade da ferramenta. Na maioria dos casos,
ela não precisa ser calculada porque é um valor de tabela facilmente
encontrável em catálogos, manuais e outras publicações técnicas,
elaboradas depois de numerosas experiências, baseadas em avanços pré-estabelecidos.
Matematicamente, isso significa que:
Vc =
2c
t
•
em um golpe,
•
em golpes em um minuto,
•
em
golpes por minuto,
2c
1min
2cn
, ou seja, Vc = 2cn
Vc =
1min
Vc =
Porém, a maioria das máquinas apresenta caixa de velocidades em
rotações por minuto. Por isso, exige-se que o operador determine
esse valor, por meio de cálculos ou nomogramas a fim de regular a
máquina. Isso significa que, na maioria das vezes, os cálculo que o
operador deve fazer são para determinar a quantidade de rotações
ou de golpes por minutos.
O comprimento do curso é, geralmente, apresentado em milímetros.
Para obter a velocidade em metros por minuto, deve-se converter a
medida do curso em metros. Matematicamente:
Vc =
As tabelas a seguir indicam valores de velocidade de corte de acordo
com as operações de usinagem e os materiais a serem empregados.
2cn
(m / min)
1000
Ver tabela de velocidade de Corte em Anexo
Para que uma ferramenta corte um material, é necessário que um se
movimente em relação ao outro a uma velocidade adequada.
Observação
No cálculo da velocidade de corte para máquinas-ferramenta,
como as plainas, o valor de c (curso) é determinado pela soma do
comprimento da peça mais 30 mm, que é a folga necessária para a
ferramenta entrar e sair da peça.
Na indústria mecânica, as fresadoras, os tornos, as furadeiras, as
retificadoras e as plainas são máquinas operatrizes que produzem
peças por meio de corte do material. Esse processo se chama usinagem.
Velocidade de corte para retificação
Para que a usinagem seja realizada com máquina de movimento
circular, é necessário calcular o número de rotações por minuto da
peça ou da ferramenta que está realizando o trabalho.
Quando se trata de plainas, o movimento é linear alternado e é necessário calcular a quantidade de golpes por minuto.
Retificação é a operação de usinagem por abrasão na qual se usa
uma ferramenta multicortante denominada rebolo. Ela tem por finalidade corrigir irregularidades na superfície da peça de modo que ela
apresente medidas mais exatas.
Esse tipo de cálculo é constantemente solicitado ao profissional da
área de mecânica.
Na retificação, a fim de obter o melhor resultado na operação, devese considerar a velocidade do rebolo. Assim, os rebolos não devem
ultrapassar a velocidade periférica máxima indicada pois, com o
aumento da velocidade, ocorre um aumento da força centrífuga que
pode romper o rebolo.
As unidades de rotações e de golpes por minuto são baseados no
-1
Sistema Internacional (SI), expressas em 1/min ou min , isto é, o
número de rotações ou de golpes por um minuto. As antigas abreviações r.p.m. (rotações por minuto) e g.p.m. (golpes por minuto), estão
em desuso, porque não caracterizam uma unidade. Assim,
A velocidade máxima é determinada em função do tipo de aglutinante
do rebolo e do tipo de trabalho a ser realizado.
1
rpm = 1/min 1 gpm = 1/min
600 rpm = 600/min 50 gpm = 50/min
A tabela a seguir mostra as velocidades máximas recomendadas
para cada tipo de aglutinante.
Aglutinante
Velocidade periférica máxima
vitrificado
35 m/s
borracha
35 m/s
mineral
16 m/s
resina sintética
45 m/s
42
o
Velocidade de corte
nr =
Para calcular o número de rotações por minuto, seja da peça no
torno, seja da fresa ou da broca, usa-se um dado chamado de velocidade de corte.
318 ⋅ 60 19080
=
80
80
⇒ nr = 238,5/min
A rotação ideal para esse trabalho seria 238,5/min. Porém, para
início de usinagem, adota-se a rotação imediatamente inferior à
rotação ideal, ou seja, 150/min. Como a velocidade de corte é um
dado empírico, o operador pode analisar as condições gerais de
corte (lubrificação, resistência do material, dureza da ferramenta,
rigidez da máquina, ângulo de posição da aresta de corte (χ)) e
aumentar a rotação para 250/min.
A velocidade de corte é o espaço que a ferramenta percorre, cortando um material, dentro de um determinado período de tempo.
A velocidade de corte depende de uma série de fatores como:
• tipo de material da ferramenta;
• tipo de material da peça a ser usinada;
• tipo de operação a ser realizada;
• condições da refrigeração;
• condições da máquina etc.
Convém observar que uma rotação maior gera maior produção,
porém, conseqüentemente, o desgaste da ferramenta é maior. Sempre que possível, o operador deve empregar a rotação mais econômica que associa o número de peças produzidas à vida útil da ferramenta.
A velocidade de corte, é fornecida por tabelas baseadas em experiências práticas que compatibilizam o tipo de operação com o tipo de
material da ferramenta e o tipo de material a ser usinado.
Cálculo de rotação para furação e fresamento
Cálculo de rotações por minuto para torneamento
Para realizar as operações de fresamento e furação, a fórmula para o
cálculo do número de rotações é a mesma, devendo-se considerar
em cada caso, o diâmetro da ferramenta (fresa ou broca).
Para calcular a rotação (nr) em função da velocidade de corte, usa-se
a seguinte fórmula:
Exemplo 1
Vc ⋅ 1000
[1/ min] ou [min-1]
nr =
π ⋅d
Calcular o número de rotações por minuto para furar uma peça de
2
aço ABNT 1020 com resistência de até 500 N/mm com uma broca
de 10 mm de diâmetro.
Dados da máquina: 100; 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000;
1250/min.
Nesta fórmula, nr é o número de rotações; Vc é a velocidade de
corte; d é o diâmetro do material e π é 3,1416 (constante).
d = 10mm
Como o diâmetro das peças é dado em milímetros e a velocidade de
corte é dada em metros por minuto, é necessário converter milímetros em metros. Por isso, o fator 1000 é usado na fórmula de cálculo.
Observando a fórmula, é possível perceber que os valores 1000 e
3,1416 são constantes. Dividindo-se esses valores, temos:
nr =
nr =
Vc ⋅ 1000 Vc ⋅ 1000
Vc
=
= 318,3 ⋅
d⋅π
d ⋅ 3,1416
d
nr ≅ 318 ⋅
Vc = 28 a 32 m/min (dados de
tabela)
318 ⋅ Vc 318 ⋅ 28
nr =
=
d
10
⇒
nr = 890,4 /min
⇒
318 ⋅ Vc 318 ⋅ 32
=
d
10
nr = 1017,6 /min
Portanto, o número de rotações-máquina deve estar entre 890,4/min
e 1017,6/ min. Nesta situação, a rotação-máquina escolhida é igual a
1000/min. O operador deve estar atento às condições gerais de corte
para adequar a rotação à melhor produtividade.
Vc
d
Exemplo 2
Calcular o número de rotações para fresar em desbaste uma peça de
2
aço ABNT 1045 com resistência até 700 N/mm com um cabeçote
para fresar de 125 mm de diâmetro.
A aproximação neste caso é necessária para facilitar os cálculos e se
justifica porque a velocidade de corte é baseada em experiências
práticas e a gama de rotações das máquinas operatrizes normalmente é fixa.
Dados da máquina: 50; 80; 100;125; 250;315; 400; 500;630;800; 1000; 1250/min.
d = 125 mm
318 ⋅ Vc 318 ⋅ 62
nr =
=
d
125
Exemplo de cálculo
Calcular o número de rotações por minuto para o torneamento de
2
uma peça de aço 1020 com resistência à tração de até 500 N/mm e
diâmetro de 80 mm, usando uma ferramenta de aço rápido, com um
avanço de 0,2 mm/r.
nr =
Dados da máquina:
Rotações: 50; 75; 150; 250; 300;... /min
Avanços: 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; ... mm/r
⇒
nr = 157,72/min
⇒
nr = 203, 52/min
O número de rotações-máquina ideal deve estar entre 157,72/min e
203,52/min. Como a fresadora não apresenta em sua gama de rotações nenhum valor igual a esse, a rotação-máquina escolhida deve
ser a imediatamente inferior à mínima rotação calculada com a finalidade de preservar a ferramenta no início da usinagem, ou seja,
125/min.
Dados do problema:
Vc = 60 m/min (dado de tabela)
d = 80 mm
nr = ?
nr = 318 ⋅
318 ⋅ Vc 318 ⋅ 80
=
d
125
Vc: 62 a 80 m/min (dados da
tabela)
vc
d
Substituindo os valores na fórmula:
43
o
Rotações da peça:
O operador deve sempre analisar a condição de corte (refrigeração,
rigidez da máquina, rigidez da fixação, etc.) e verificar se é possível
utilizar uma rotação maior, considerando-se também a vida útil da
ferramenta.
nr = 19100 ⋅ Vc = 19100 ⋅ 0,30 = 114,6/min
50
d
Rotação adotada: 100/min
Cálculo de rotação para retificação
Para calcular a rotação para retificação a fórmula a ser usada é:
nr =
Observação
Para o início da usinagem, a rotação escolhida para a peça deve ser
imediatamente inferior à rotação calculada. O operador deve analisar
as condições de corte e aumentá-la se julgar conveniente.
Vc ⋅ 1000
π ⋅d
Como a velocidade dos rebolos é alta (da ordem de 2100 m/min),
seus fabricantes expressam-na em metros por segundo (m/s) a fim
de diminuir seu valor numérico. Por isso, é necessário multiplicar a
fórmula original por 60 (porque 1 minuto = 60 segundos), de modo a
adequá-la à velocidade dos rebolos. Assim,
nr =
Fluidos de Corte
Um fluido de corte é um material composto, na maioria das vezes
líquido, que deve ser capaz de: refrigerar, lubrificar, proteger contra a
oxidação e limpar a região da usinagem.
Vc ⋅ 1000 ⋅ 60
π ⋅d
Analisando a fórmula, verifica-se que 1000, 60 e π (3,1416) são
constantes. Assim, dividindo-se os valores, temos:
nr =
Vc ⋅ 1000 ⋅ 60
Vc
= 19098,5
d ⋅ 3,1416
d
nr ≅ 19100
Vc
d
Desse modo, pode-se calcular não só a rotação do rebolo, mas
também a da peça, no caso de retificação cilíndrica, desde que a
velocidade de corte do material a ser retificado seja expressa em
m/s.
Como refrigerante, o fluido atua sobre a ferramenta e evita que ela
atinja temperaturas muito altas e perca suas características de corte.
Age, também, sobre o peça evitando deformações causadas pelo
calor. Atua, finalmente, sobre o cavaco, reduzindo a força necessária
para que ele seja cortado.
Exemplo de cálculo de r/min para retificadora plana
Sabendo que a velocidade de corte de um rebolo vitrificado é de 35
m/s. e que seu diâmetro é 300 mm, calcular a rotação para esse
rebolo.
Como lubrificante, o fluido de corte facilita o deslizamento do cavaco
sobre a ferramenta e diminui o atrito entre a peça e a ferramenta.
Evita ainda o aparecimento da aresta postiça, reduz o coeficiente de
atrito na região de contato ferramenta-cavaco e diminui a solicitação
dinâmica da máquina, isto é, a força feita por uma máquina para
realizar um determinado trabalho.
Vc = 35 m/s
d = 300 mm (diâmetro do rebolo)
nr ≅ 19100 Vc = 19100 ⋅ 35
d
⇒ nr ≅ 2228,3/min
Como protetor contra a oxidação, ele protege a peça, a ferramenta e
o cavaco, contribuindo para o bom acabamento e aspecto final do
trabalho.
300
A ação de limpeza ocorre como conseqüência da aplicação do fluido
em forma de jato, cuja pressão afasta as aparas deixando limpa a
zona de corte e facilitando o controle visual da qualidade do trabalho.
Exemplo de cálculo para retificadora cilíndrica
Para retificar um eixo temperado de aço ABNT 1060, com diâmetro
de 50 mm em uma retificadora cilíndrica que utiliza um rebolo vitrificado de 250 mm de diâmetro. Determinar as rotações da peça e do
rebolo, sabendo-se que a velocidade de corte do rebolo é igual a 35
m/s e da peça é igual a 0,30 m/s.
Dados da máquina:
O abastecimento do fluido de corte em uma máquina-ferramenta é
geralmente feito por meio de uma bomba e conduzido por mangueiras até o ponto de aplicação.
eixo porta-peça = 50; 75; 100; 125/min
eixo porta-rebolo = 2400/min
Depois de refrigerar a ferramenta e a peça, o fluido cai para a mesa
onde é recolhido por canais e levado, por meio de um tubo, para o
reservatório. Do reservatório, a bomba aspira novamente o fluido
para devolvê-lo sobre a ferramenta e a superfície de trabalho.
Rotações do rebolo:
nr =
19100 ⋅ Vc 19100 ⋅ 35
=
= 2674/min
d
250
Rotação adotada: 2400/min
44
o
• cloro, adicionado sob a forma de parafina clorada e também
indicado para operações severas com aço;
• fósforo que combinado com o enxofre substitui o cloro; tem propriedades antioxidantes.
Os óleos emulsionáveis ou solúveis são fluidos de corte em forma de
emulsão composta por uma mistura de óleo e água. Isso é possível
com a adição de agentes emulsificadores, ou seja, aqueles que
ajudam a formar as gotículas de óleo que ficam dispersas na água.
Quanto melhor for esse agente, menor será o tamanho da gota de
óleo e melhor a emulsão. Exemplos desses agentes são sabões e
detergentes. Para obter uma boa emulsão de óleo solúvel, o óleo
deve ser adicionado à água, sob agitação, (e nunca o contrário) em
uma proporção de uma parte de óleo para quatro partes de água. A
mistura obtida pode então ser diluída na proporção desejada.
O reservatório, na base da máquina, está dividido em dois compartimentos, de resistência à corrosão e à fadiga; que as aparas e a
sujeira fiquem no fundo do compartimento da frente e a bomba possa
se alimentar de líquido limpo.
Em geral, além desses aditivos, adicionam-se aos fluidos de corte
agentes biodegradáveis anticorrosivos, biocidas e antiespumantes.
Na verdade, não existe um fluido universal , isto é, aquele que atenda a todas as necessidades de todos os casos. Os óleos solúveis
comuns e os EPs são os que cobrem o maior número de operações
de corte. A diferença entre cada grupo está na composição e na
aplicação que, por sua vez, dependerá do material a ser usinado, do
tipo de operação de corte e da ferramenta usada.
Embora genericamente designados como fluidos de corte, os
materiais capazes de refrigerar, lubrificar, proteger e limpar a região
da usinagem podem ser, na verdade, sólidos, líquidos e gasosos. A
diferença entre eles é que enquanto os gases só refrigeram e os
sólidos apenas reduzem o atrito, os líquidos refrigeram e reduzem o
atrito, daí a preferência pelos últimos.
A escolha do fluido com determinada composição depende do material a ser usinado, do tipo de operação de corte e da ferramenta
usada. Os fluidos de corte solúveis e os sintéticos são indicados
quando a função principal é resfriar. Os óleos minerais, graxos usados juntos ou separados, puros ou contendo aditivos especiais são
usados quando a lubrificação é mais importante do que o resfriamento.
O uso dos agentes de corte gasosos visa principalmente à refrigeração, embora o fato de estar sob pressão auxilie também a expulsão
do cavaco. Para essas finalidades, usa-se o ar comprimido em temperaturas abaixo de 0ºC, o CO (dióxido de carbono ou gelo seco)
2
para altas velocidades de corte de ligas de difícil usinagem, e o nitrogênio para operações de torneamento.
Um resumo das informações sobre os tipos de fluidos de corte e o
uso dos vários fluidos de corte, relacionando-os com a operação e o
grau de usinabilidade dos materiais metálicos para construção mecânica, podem ser vistos nos quadros.
Os sólidos visam somente à lubrificação no processo de usinagem. É
o caso do grafite e do bissulfeto de molibdênio, aplicados na superfície de saída da ferramenta antes que se inicie o processo de corte.
O grupo maior, mais importante e mais amplamente empregado é,
sem dúvida, o composto pelos líquidos. Eles estão divididos em três
grandes grupos:
1. O grupo dos óleos de corte integrais, ou seja, que não são misturados com água, formado por: óleos minerais (derivados de petróleo),
óleos graxos (de origem animal ou vegetal), óleos compostos (minerais + graxos) e óleos sulfurados (com enxofre) e clorados (com cloro
na forma de parafina clorada).
Ver folhas em anexo
Manuseio dos fluidos
Os fluidos de corte exigem algumas providências e cuidados de
manuseio que garantem seu melhor desempenho nas operações de
usinagem.
1. Armazenamento os fluidos devem ser armazenados em local
adequado, sem muitas variações de temperatura. Além disso, devem ser mantidos limpos e livres de contaminações.
2. O grupo dos óleos emulsionáveis ou solúveis , formado por:
óleos minerais solúveis, óleos solúveis de extrema pressão (EP).
3. Fluidos de corte químicos, ou fluidos sintéticos, compostos por
misturas de água com agentes químicos como aminas e nitritos,
fosfatos e boratos, sabões e agentes umectantes, glicóis e germicidas agente EP.
2. Purificação e recuperação
os fluidos de corte podem ficar
contaminados por limalha, partículas de ferrugem, sujeiras diversas.
Nesse caso, podem ser limpos por meio de técnicas de decantação e
filtragem.
Os óleos minerais são a base da maioria dos fluidos de corte. A eles
são adicionados os aditivos, ou seja, compostos que alteram e melhoram as características do óleo, principalmente quando ele é muito
exigido. Os aditivos mais usados são os antioxidantes e os agentes
EP.
3. Controle de odor os fluidos de corte em forma de emulsão, por
conterem água, estão sujeitos à ação de bactérias presentes no ar,
na água, na poeira e que produzem maus odores. Esse problema
pode ser diminuído por meio da constante da limpeza da oficina, pelo
arejamento e pelo tratamento bactericida da emulsão.
Os antioxidantes têm a função de impedir que o óleo se deteriore
quando em contato com o oxigênio do ar.
4. Alimentação o fluido de corte deve ser aplicado diretamente à
ponta da ferramenta com alimentação individual de cada ponta. A
alimentação do fluido deve ser iniciada antes que a ferramenta penetre na peça a fim de eliminar o choque térmico e a distorção. As
ilustrações mostram a maneira adequada de aplicar o fluido em
diversas operações de usinagem.
Quando as pressões e as velocidades de deslizamento aumentam, a
película de óleo afina até se romper. Para evitar o contato metal com
metal, é necessário usar um agente EP.
Os agentes EP são aditivos que reagem quimicamente com a superfície metálica e formam uma película que reduz o atrito. Entre os
tipos de agentes EP podem-se citar:
• matéria graxa, constituída de ácidos graxos, indicada para trabalhos leves;
• enxofre, formando o óleo sulfurado, indicado para trabalhos
pesados com aço e metais ferrosos; durante o trabalho de corte,
forma sulfeto metálico de características anti-soldantes e lubrificantes;
45
o
Como o contato do operador com esses óleos é necessário pelo tipo
de trabalho realizado, torna-se indispensável que esse contato seja
evitado, usando-se de luvas e uniformes adequados. Além disso,
práticas de higiene pessoal são imprescindíveis para o controle e
prevenção das dermatites causadas por compostos que aderem à
pele, entopem os poros e os folículos capilares, impedindo formação
normal do suor e a ação de limpeza natural da pele.
O controle desse problema é simplesmente uma questão de higiene
pessoal e limpeza do fluido de corte. Para isso, algumas providências
devem ser tomadas:
• Manter tanto o fluido de corte quanto a máquina-ferramenta
sempre limpos.
• Instalar nas máquinas protetores contra salpicos.
• Vestir um avental à prova de óleo.
• Lavar as áreas da pele que entram em contato com os salpicos
de fluido, sujeira e partículas metálicas ao menos duas vezes durante
o dia de trabalho, usando sabões suaves ou pastas e uma escova
macia. Enxugar muito bem com uma toalha de papel.
• Aplicar creme protetor nas mãos e nos braços antes de iniciar o
trabalho e sempre depois de lavá-los.
• Tratar e proteger imediatamente cortes e arranhões.
1. Óleos de Corte Integrais:
São óleos minerais que contêm aditivos específicos para serem
utilizados nos processos de usinagem
A STAFF oferece as seguintes linhas de óleos de corte integrais:
Linha FLUID, são óleos minerais altamente refinados de baixa viscosidade, isentos de solventes, usados essencialmente para operações
de eletroerosão.
Linha CUT, são óleos minerais altamente refinados que possuem
aditivos específicos para processos de usinagem em geral..
2. Fluidos Solúveis:
Oferecemos para este grupo de produtos as seguintes linhas:
SOL E / SOL SS
São óleos solúveis minerais convencionais e semi-sintéticos, que
formam emulsões leitosas de micela grossa e translúcida de micela
fina. Existindo na linha produtos com diferentes graus de proteção
anti-corrosiva, podendo ser usados em todos os tipos de materiais e
operações de corte, tais como torneamento, furação, fresamento,
retificação, serramento etc.
SOL SU
São fluídos sintéticos com lubricidade, formando soluções incolores ou esverdeadas. São usados em operações de usinagem em
geral e em alguns casos em operação de retificação. A linha SU é
utilizada quando a presença de óleo mineral não é recomendada/desejada.
SOL SR
São fluídos sintéticos convencionais, formando soluções incolores
ou esverdeadas. São indicados principalmente em operações de
retificação de metais.
Os cuidados, porém, não devem se restringir apenas aos fluidos,
mas também precisam ser estendidos aos operadores que os manipulam.
SOL ECO
São solúveis sintéticos de grande lubricidade, isento de óleos
minerais e que são formulados com base vegetal formando emulsão
translúcida. São produtos de nova geração , de baixa agressão ao
meio ambiente. A sua aplicação destina-se às mais diversas operações de corte, semelhantemente a linha SOL E e SOL SS
Embora os processos de produção dos fluidos de corte estejam cada
vez mais aperfeiçoados para eliminar componentes indesejáveis, não
só no que se refere ao uso, mas também aos aspectos relacionados
à saúde do usuário, o contato prolongado com esses produtos pode
trazer uma série de problemas de pele, genericamente chamados de
dermatite.
46
o
São produtos que apresentam vantagens em relação aos óleos
solúveis convencionais, a seguir algumas delas:
Fluidos isentos de óleos minerais;
Altíssima capacidade lubrificante natural que lhe permite ser usado
em operações de corte com maior severidade, substituindo em algumas situações os óleos de corte integral;
Podendo ser fluidos com ou sem aditivação EP;
Fluido sintético ecológico
Destina-se à refrigeração em torno CNC
O C. F. ECO é um fluido
ecologicamente correto composto de polímeros sintéticos, refrigerantes, lubrificantes, antioxidantes e antiespumantes, para sistema de
resfriamento de rebolos, afiadoras, máquinas operatrizes, tornos,
fresas, rosqueadeiras, furadeiras, plainas, retíficas e serras. Aplicado
em metais ferrosos e não-ferrosos, não provoca oxidação, não coalha e nem entope a tubulação, prolongando a vida útil das ferramentas e proporcionando melhor acabamento. Fornece-se em bombonas
de 20 L ou tambores metálicos de 200 L.
47
o
Anexos da Tabela de Velocidade de Corte
Tabela de Vc para torneamento
Valores de referência para vel. corte-ângulo corte-força corte específico
Extrato - AWF 158
Os valores se referem ao corte seco com:
ferram. aço ráp. para vel. corte V60 (dur. ferram. 60min)
ferram. metal duro para vel. corte V240 (dur. ferram. 240min)
âng. posição χ = 45º, âng. ponta ε = 90º, âng. inclin. λ = 0... 8º
p. metais leves, mat. sint. e prens. λ = 5... 10º
Os valores de referência valem para profundidades de corte até 5mm, acima de 5mm a velocidade de corte é
10... 20% menor.
Para os valores de força de corte específica vale uma profundidade de corte de 2...10 vezes o avanço.
HSS - (High Speed Steel) aço rápido
MD - metal duro
METAIS FERROSOS
Material a ser usinado
Velocidade de corte(m/min.)
Fer
Avanço (s) em mm/rot.
0,1
0,2
0,4
0,8
1,6
AÇO CARBONO
HSS
60
45
34
25
2
com resistência até 500N/mm (0,10% a 0,25% C)
MD
280
236
200
170
67
HSS
44
32
24
18
2
com resistência até 700 N/mm (0,30% a 0,45%C)
MD
240
205
175
145
50
HSS
32
24
18
13
2
com resistência até 900 N/mm (0,50% a 0,60%C)
MD
200
170
132
106
34
AÇO LIGA E AÇO FUNDIDO
HSS
34
25
19
14
2
com resistência até 900N/mm
MD
150
118
95
75
24
HSS
24
17
12
8,5
2
com resistência até 1250 N/mm
MD
118
108
8,5
71
24
HSS
9
2
com resistência até 1500 N/mm
MD
50
40
32
27
8,5
FERRO FUNDIDO
(FC 100 a 150)
HSS
48
28
20
14
2
MD
140
118
95
80
67
(FC 100 a 250)
HSS
43
27
18
13
com resistência até 250N/mm2
MD
125
90
75
63
53
FMP 55005
HSS
32
18
13
9,5
MD
106
90
75
63
53
AÇO AO MANGANÊS
HSS
MD
40
32
25
20
67
METAIS NÃO FERROSOS
ALUMÍNIO
Alumínio puro
HSS
400
300
200
118
75
MD
1320
1120
950
850
710
Liga de 11 a 13% silício
HSS
100
67
45
30
MD
224
190
160
140
118
COBRE
Cobre, latão, com resistência
HSS
125
85
56
36
até 200N/mm2
MD
600
530
450
400
355
BRONZE
Bronze
HSS
63
53
43
34
2
com resistência de 210 a 260 N/mm
MD
355
280
236
200
180
Ligas de bronze, bronze fosforoso
HSS
85
63
48
36
com resistência à tração de 260 a 300N/mm2
MD
500
450
375
335
300
48
o
Velocidade de corte para brocas em aço rápido
METAIS FERROSOS
AÇO CARBONO
com resistência até 500N/mm2 (0,10% a 0,25% C)
com resistência até 700N/mm2 (0,30% a 0,45% C)
2
com resistência até 900N/mm (0,50% a 0,60% C)
AÇO LIGA E AÇO FUNDIDO
2
2
FERRO FUNDIDO
com dureza até 200HB
com dureza até 240HB
com dureza acima de 240HB
AÇO INOXIDÁVEL
aço inox ferrítico ou martensítico de fácil usinagem
de difícil usinagem
com alta resistência ao calor
AÇOS AO MANGANÊS
Velocidade de corte (m/min.)
28 - 32
25 - 28
20 - 25
14 - 18
10 - 14
6 - 10
25 - 30
18 - 25
14 - 18
8 - 12
5-8
3-5
3-5
METAIS NÃO FERROSOS
LIGAS DE ALUMÍNIO
com geração de cavaco longo
com geração de cavaco curto
ligas com silício (Silumin)
LATÃO
até Ms 58
até Ms 60
COBRE
Cobre standard
Cobre eletrolítico
BRONZE
Ligas de bronze, bronze fosforoso
Bronze
LIGAS DE METAL
de fácil usinagem
de difícil usinagem
LIGAS DE MAGNÉSIO
ZINCO E SUAS LIGAS - ZAMAK
ALPACA
TITÂNIO E LIGAS DE TITÂNIO
63 - 100
40 - 63
32 - 50
63 - 90
32 - 63
40 - 63
28 - 40
28 - 32
16 - 28
8 - 12
4- 8
80 - 100
32 - 50
40 - 63
6- 9
MATERIAIS NÃO-METÁLICOS
25 - 40
Termoplásticos (Nylon, PVC, Teflon, Acrílico, etc); borracha
16 - 25
Plásticos termofixos (duros) com ou sem fibras (baqueline, PVC lamin.
com fibra de vidro, etc)
18 - 30
Borracha sintética (ebonite, vulcanite)
49
o
Tabela de velocidade de corte para aplainamento
Material da peça
Aço com resistência até 500N/mm2 (0,10% a 0,25%C)
Aço inoxidável
Ferro fundido cinzento com resistência até 150N/mm2
Ferro fundido duro com resistência até 550N/mm2
Alumínio e latão mole
Bronze fosforoso
Cobre
Vc (m/min)
HSS
metal duro
16
60
8
30
5
20
5
20
15
60
12
50
80
200
12
60
26
100
Tabela de velocidade periférica da peça para retificação cilíndrica externa
Material
Trabalho
aço com resistência até
desbaste
900N/mm2
acabamento
aço temperado
desbaste
acabamento
fofo cinzento
desbaste
acabamento
latão
desbaste
acabamento
alumínio
desbaste
acabamento
Velocidade periférica da peça m/min.
12...15
9...12
14...16
9...12
12...15
9...12
18...20
14...16
40...50
28...35
Tabela de velocidade periférica da peça para retificação cilíndrica interna
Material
Trabalho
aço com resistência até
desbaste
900N/mm2
acabamento
aço temperado
desbaste
acabamento
fofo cinzento
desbaste
acabamento
latão
desbaste
acabamento
alumínio
desbaste
acabamento
Velocidade periférica da peça m/min.
16...21
18...23
18...23
25...30
32...35
50
o
Anexo de Fluidos de Corte
TIPOS
PROPRIEDADES
COMPOSIÇÃO
Óleos minerais
Resfriamento
Lubrificação
Proteção conta a
corrosão
.......
Ótima
Excelente
.......
Boa
.......
Excelente
Boa
Boa
.......
.......
Excelente
Excelente
Boa
Boa
Ótimo
Boa
Ótima
.......
Boa
Ótimo
Boa
Ótima
.......
Excelente
Excelente
Excelente
Boa
Excelente
Derivado de petróleo.
Óleos de origem vegetal ou
Óleos graxos
EP
Resistência à corrosão
animal.
Mistura de óleos minerais e
Óleos compostos
graxos.
Óleos minerais + óleos graxos,
Óleos “solúveis
soda cáustica, emulsificantes,
água.
Óleos minerais com aditivos EP
Óleos EP
(enxofre, cloro ou fósforo).
Óleos sulfurados e
clorados
Exce-
Óleos minerais ou graxos sulfurados ou com substâncias cloradas.
Água + agentes químicos (ami-
Fluidos sintéticos
nas, nitritos, nitratos, fosfatoo),
Ótima
lente
sabões, germicidas.
Exce-
Excelente
lente
Exce-
Excelente
lente
Fonte: Usinagem e fluidos de corte. Esso Brasileira de Petróleo S.A., s/d, pág. 36.
Graus de
severidade
MATERIAL
OPERAÇÃO
Aços de
baixo carbono aditivados
Aços-liga
de médio
carbono
Aços-liga de
alto carbono
Aços-ferramenta e aços
inoxidáveis
Alumínio,
magnésio,
latão vermelho
Cobre, níquel, bronze de alumínio
1
Brochamento.
A
A
A ou J
A ou K
D
C
2
Roscamento.
A ou B
A ou B
A ou B
A ou B ou C
D ou G/H a K
D ou G/H a K
3
Roscamento com
cossinete.
A ou C
B ou C
B ou C
B ou C
D ou H
D ou H
4
Corte e acab. de
dentes de engrenagem.
B
B
B
A
G ou H
J ou K
4
Oper. c/ alargador.
D
C
B
A
F
G
5
Furação profunda.
E ou D
E ou C
E ou B
E ou A
E ou D
E ou D
6
Fresamento.
E, C ou D
E, C ou D
E, C ou D
C ou B
E, H a K
E, H a K
7
Mandrilamento.
C
C
C
C
E
E
7
Furação múltipla.
C ou D
C ou D
C ou D
C ou D
F
G
8
Torneamento em
máquinas automáticas.
C ou D
C ou D
C ou D
C ou D
F
G
9
Aplainamento e torneamento.
E
E
E
E
E
E
10
Serramento, retificação.
E
E
E
E
E
E
Legenda:
A - óleo composto com alto teor de enxofre (sulfurado)
B - óleos compostos com médios teores de enxofre (sulfurado) ou substâncias cloradas (clorado)
C - óleos compostos com baixo teores de enxofre ou substâncias cloradas
D - óleo mineral clorado
E - óleos solúveis em água
F, G, H, J, K - óleo composto com conteúdo decrescente de óleo graxo de F a K
Adaptado de: Fundamentos da Usinagem dos Metais por Dino Ferraresi. São Paulo, Edgard Blücher, 1977, pág. 551.
51

tecnologia mecânica - Etec Cel. Fernando Febeliano da Costa

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