Máquina de Ensaios de Atrito

O equipamento para realizar os ensaios foi desenvolvido e coordenado por intermédio do setor de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa Bruning Tecnometal. Seu conceito segue um dos conceitos de ensaios demonstrados por Bay (18) ilustrado na Figura 17 na secção 2.3.2, sendo ele ensaio de tracionamento de tiras. O equipamento é similar ao usado no Instituto de Conformação (Institut für Umformtechnik - IFU) da Universidade de Stuttgart na Alemanha, citado por Souza (15).

O planejamento e projeto do equipamento foram feitos dentro da empresa, no seu setor de Projetos de Ferramentas e Dispositivos, com colaboração de fornecedores parceiros de sistema de transmissão e automação. Sua construção e montagem foram realizadas dentro da empresa, no setor de ferramentaria. Somente elementos especiais e elementos de fixação padrões de mercado, foram adquiridos de fornecedores, demais componentes fabricados na própria empresa. Na Figura 40 é mostrada uma imagem isométrica do projeto do equipamento.

Figura 40 – Vista isométrica da Máquina de ensaio de atrito.

Fonte: Próprio Autor

A máquina possui partes e componentes fixos, que constituem a parte construtiva do equipamento, que são estes os mostrados na Figura 43, contudo, ela possui componentes/partes que são integrados á ela no momento da utilização, sendo estes um computador com programa de aquisição de dados, e uma unidade de captação, amplificação e condicionadora de sinais. Estes equipamentos são “móveis”, pois o equipamento não é utilizado em período integral, e representam um custo significativo, sendo assim, podem ser utilizados para outras finalidades.

Na Figura 41, podem-se identificar as principais partes da máquina e na sequência a descrição de suas funcionalidades individuais e características básicas:

Figura 41 – Máquina de atrito e seus principais componentes

- Programa de aquisição de dados: Para aquisição dos dados e salvamento dos

mesmos, utilizou-se o software LabView, instalado um computador portátil. O mesmo é programado para realizar a leitura dos dados, mostrar os resultados instantaneamente, e permite o salvamento destes dados para posterior análise. O programa realiza a verificação dos dados de força a cada milésimo de segundo, e no mesmo intervalo de tempo, calcula e mostra o valor do coeficiente de atrito que esta sendo gerado.

Na Figura 42 é possível verificar o programa em seu “ambiente” de programa e configuração, neste são programadas e configuradas as variáveis dos ensaios, em especial, as que envolvem a força de atrito a força normal e o deslocamento. Na Figura 43 é mostrada a tela do programa em uso, nesta tela são mostrados as forças atuantes e o coeficiente de atrito. Os dados mostrados na tela são programáveis e configuráveis, podendo ser incrementado outras análises dos dados captados no ensaio.

Figura 42 – Ambiente de programação em LabView

Fonte: Próprio Autor

Figura 43 – Tela do programa de aquisição de dados.

- Condicionador de Sinais: Também conhecida como Unidade de coleta de dados, a

mesa tem a função de coletar, amplificar, e condicionar os dados lidos durante o ensaio para torna-los “legíveis” pelo programa de aquisição de dados. Dentro da mesma funciona como um dos principais componentes uma Placa de aquisição de dados marca/modelo NI.USB-6009

(National Instrumetns) 8 input, 14 bits, Multifunctiol I/O. Esta placa é responsável por captar

os dados dos sensores da máquina e envia-los para o software. Na Figura 44 esta uma imagem aproximada do painel frontal do condicionador de sinal.

Figura 44 – Máquina de atrito e seus principais componentes

Fonte: Próprio Autor

- Painel de controle: Este é responsável pelo comando e acionamento da máquina, o

mesmo não possui interface com o software de aquisição de dados, sendo operado de forma independente. O mesmo comanda o acionamento da bomba hidráulica, o avanço e retorno do cilindro hidráulico. A velocidade, avanço e retorno da mesa com fuso também é comandada por este painel. Na Figura 45 esta mostrada uma imagem da tela do painel de controle onde é pressionados os comandos, na mesma mostra o ajuste de velocidade ajustado em porcentagem;

Figura 45 – Máquina de atrito e seus principais componentes

- Unidade Hidráulica: Ela é responsável for fornecer a enérgica necessário para o

avanço e retorno do cilindro. A mesa possui uma válvula reguladora de fluxo com ajuste manual, a qual permite o ajuste de força a ser usada durante os ensaios;

- Cilindro Hidráulico: É um cilindro de dupla ação. O mesmo é o responsável por

realizar a força normal do ensaio, e movimento o cabeçote móvel no sentido vertical;

- Cabeçote móvel: O cabeçote realiza o movimento vertical do punção (corpo de prova

da ferramenta). No mesmo se encontram os dois principais sensores da máquina. Esses sensores são células de cargas que fazem a leitura das forças norma e de atrito, estas células enviam sinais elétricos ao condicionador de sinais para serem convertidos em valores numéricos de força. Na Figura 46 é mostrado de forma detalhada o cabeçote onde são mostradas as células de carga. A célula de carga da força normal esta dimensionada para suportar uma carga de 100.000 N, enquanto a célula da força de atrito 70.000 N.

Figura 46 – Máquina de atrito e seus principais componentes

Fonte: P & D - Bruning

O cabeçote possui dentro dele um carro deslizante no qual o punção é fixado. A máquina possui guias deslizantes, tanto o carro deslizante como para o cabeçote, a fim de minimizar ao máximo o atrito destas partes móveis;

- Mesa com fuso: Esta parte do equipamento é responsável por tracionar o corpo de

provo durante o ensaio. Seu deslocamento é feito por meio de um cervo-motor, e possui na extremidade do fuso principal um encoder para fazer a leitura de deslocamento da mesa. O

fuso principal é dotado de esferas recirculantes, para proporcionar precisão do movimento. A mesa se desloca apoiada sobre guias em “V” com rolamentos. O curso de deslocamento da mesa é de 600 mm. Na Figura 47 é possível verificar a mesa sobre as guias e fuso de esferas.

Figura 47 – Máquina de atrito e seus principais componentes

Fonte: Próprio Autor

- Bancada de trabalho: Sobre ela são dispostos os materiais no momento do ensaio