TÓPICO 3 – ELEMENTOS SOLDADOS
2.3 SOLDAGEM TIG (GTAW)
A solda TIG (Tungsten Inert Gas) possui características bem próximas das soldas MIG/MAG, porém sua principal diferença é que o eletrodo é de tungstênio e ele não é consumível, ou seja, é uma barra de metal que não é adicionada na poça de fusão.
O processo de soldagem TIG diferencia-se dos outros por ter um arco elétrico (plasma) que é pequeno e concentrado. Esse plasma utiliza um eletrodo de tungstênio que é o condutor, uma proteção feita por gases inertes, que não reagem com a poça de fusão e a protegem das impurezas da atmosfera (SANTOS, 2015, p. 12).
Como gás de proteção são utilizados o argônio e o hélio, também podendo utilizar a mistura entre eles. O argônio, por exemplo, confere ao processo uma baixa penetração da solda, desta forma é indicado para soldar chapas finas. Já o gás hélio, ao contrário, possui um poder de penetração maior e é escolhido para soldagem de chapas mais espessas. Na solda TIG, estes gases necessitam ter uma alta concentração de pureza, da ordem de 99,99%, pois não pode ocorrer contaminação neste processo.
FIGURA 29 – ESQUEMA DO PROCESSO TIG
FONTE: <https://aventa.com.br/sites/default/files/novidade/mig-vs-tig-welding_0.png>.
Acesso em: 10 dez. 2018.
Eletrodo
Como principal vantagem, podemos destacar a excelente qualidade das soldas realizadas e com ausência de respingos. A principal desvantagem é o custo maior do equipamento.
3 SIMBOLOGIA DE SOLDAGEM
Para identificação de todos e a correta utilização dos processos, tanto de produção quanto de montagem, faz-se necessário identificar de uma forma padronizada a especificação do processo de soldagem no desenho técnico.
Para tanto, utilizamos a norma da American Welding Society (AWS), que é o padrão adotado no Brasil.
A simbologia básica consiste em uma linha de referência, a qual contém informação precisa sobre o tipo, dimensão, preparação do chanfro, contorno, acabamento e outros dados pertinentes da soldagem, e uma seta que aponta para o lado da junta a ser soldada, designada como lado da seta (enquanto oposto ao outro lado). (COLLINS, 2012, p. 438).
FIGURA 30 – SIMBOLOGIA BÁSICA DE SOLDAGEM
FONTE: Collins (2012, p. 437) T S(E)
(N) R L–P A F
Abertura de raiz; profundidade de enchimento para soldas de tampão e soldas por pontos
Símbolo da solda
Linha de referência
Ambos os lados Lado da seta
Lado oposto
Símbolo de solda em toda a volta Símbolo de solda no campo Comprimento da solda
Ângulo do chanfro; incluído o ângulo do escareamento para soldagem de tampão
Seta conectando a linha de referência à seta do componente da junta ou seta do lado da junta Passo (espaçamento centro a centro) das soldas Dimensão do chanfro de solda
Profundidade do bisel; dimensão ou resistência para certas soldas como mostrado quando o apêndice
e seta são invertidos Símbolos de soldagem devem
estar contidos dentro do comprimento da linha de referência
Número de soldas de ponto, costura, pino, tampão, fenda ou projeção
O primeiro passo para execução da soldagem é a preparação da junta (chanfro) a ser soldada, ou seja, devemos especificar qual tipo de junta se faz necessário para a união soldada que queremos fazer. Existem vários tipos de junta, e na figura a seguir é apresentado um resumo dos principais.
FIGURA 31 – SIMBOLOGIA PARA JUNTAS SOLDADAS
FONTE: Silva (2006, p. 298) Designação
Junta de bordas rebordadas completamente fundidas
1
2 3 4 5 6
7
8
9
10
Junta de borda reta
Junta em V simples
Junta em meio V simples
Junta em Y simples
Junta em meio Y simples
Junta em tulipa (ou em U)
Junta em meio U (ou em J)
Cordão de confirmação na raiz da junta
Junta em ângulo
Ilustração Símbolo
11
12
13 14 15
16
17
18 19
FIGURA 32 – SIMBOLOGIA PARA JUNTAS SOLDADAS
Soldagem em entalhe (ou perna de solda)
Soldagem por pontos
Soldagem em linha contínua
Junta em V simples de bordas inclinadas
Junta em meio V simples de bordas inclinadas
Soldagem de borda
Enchimento
Junta de superfície
Junta inclinada
A junta de borda reta é a mais utilizada para soldagem de chapas finas e a junta tipo V para chapas mais grossas. Cada tipo de material, espessura e acabamento desejado necessitará de uma especificação própria. E estas devem estar de tal forma colocadas no desenho para que não ocorram dúvidas em campo, quando o soldador for executar o serviço, por exemplo.
FIGURA 33 – SIMBOLOGIA PARA ACABAMENTOS DE SOLDA
FONTE: Collins (2012, p. 438)
Na figura a seguir, temos uma representação simplificada da simbologia de solda, conforme Silva (2006). No mínimo, uma simbologia de cota para uma junta soldada deverá ter:
• Flecha (1), para cada junta soldada, teremos que puxar uma flecha para indicar a posição da solda.
• Linha de referência e de identificação (2a e 2b), nesta linha é que serão colocadas as informações do tipo de solda, tamanho e outros dados.
• Símbolo de soldagem (3), este determina o tipo de chanfro e também o tipo de acabamento que a solda deve ter.
FIGURA 34 – INDICAÇÃO DA SOLDAGEM
FONTE: Silva (2006, p. 300) 1
2a
Junta 2b por soldar
3 1 = flecha
2a = linha de referência (contínua) 2b = linha de indentificação (interrompida) 3 = símbolo de soldagem
Para complementar nossa simbologia de cota, devemos agora fazer a cotagem do cordão de solda. O cordão de solda pode ter seu dimensional de comprimento total e largura definidos na simbologia.
FIGURA 35 – DIMENSÃO DO CORDÃO DE SOLDA
FONTE: Adaptado de Santos (2015, p. 37)
Para exemplificar a figura acima, analisaremos por partes o sistema de cotagem proposto. A primeira informação que temos é que se trata da especificação de uma junta em ângulo, como tenho em ambos os lados da linha de referência a cotagem do filete, significa que cada lado terá um filete de soldagem.
O filete de cima da linha de referência deverá sempre ficar oposto ao lado da flecha, por este motivo ele está representado do lado esquerdo no desenho, e como somente temos um número (7 mm), significa que ambas as dimensões são iguais. Ao analisarmos o filete cotado como 6 mm fazemos a mesma análise, contudo, observar que como esta cota está abaixo da linha de referência, ela deve ficar no lado da flecha de cotagem.
Já na figura a seguir temos um novo exemplo, porém com os filetes de soldagem com dimensões variadas. A análise é a mesma do exemplo anterior, porém, neste caso, temos que o primeiro número se refere à altura do filete e o segundo ao comprimento, conforme indicado na figura.
FIGURA 36 – DIMENSÃO DO CORDÃO DE SOLDA
Nos casos que vimos até o presente momento, o comprimento do filete se estende em toda a extensão da peça, porém, podemos ter a situação a seguir, na qual não há necessidade de soldagem em todo o comprimento da peça. Neste caso, a especificação é para que ocorra uma região com solda e outra sem a solda, é uma situação de espaçamento entre soldas.
Conseguimos observar ao analisar as duas situações, da figura a seguir, que na primeira há um desalinhamento da solda nos dois lados, e isto é caracterizado na simbologia através do também desalinhamento da identificação do filete de solda na cotagem. Na segunda situação o comprimento de solda é de 20 mm e a distância entre as soldas está especificada como 50 mm, sendo que em ambos os lados há um alinhamento da posição.
FIGURA 37 – DIMENSÃO DO CORDÃO DE SOLDA ALINHADO E DESALINHADO
FONTE: Adaptado de Santos (2015, p. 37)
No caso da figura a seguir, a especificação é uma junta com 60� de abertura do chanfro e uma profundidade de 20 mm do chanfro. Observe que o ângulo de abertura do chanfro fica indicado dentro do símbolo deste tipo de junta e a profundidade do chanfro é colocada na parte esquerda do símbolo.
Nesta situação também poderíamos especificar a dimensão da penetração do cordão de solda, neste caso indicaríamos com “entre parênteses” após a indicação da profundidade do chanfro.
FIGURA 38 – DIMENSÃO DO CHANFRO E DA PROFUNDIDADE
FONTE: Adaptado de Santos (2015, p. 37)
LEITURA COMPLEMENTAR
Uma imagem vale mais que mil palavras. O famoso ditado popular pode ser aplicado em diversas áreas de conhecimento, até mesmo na engenharia.
Em qualquer área de atuação da engenharia, o uso de imagens se dá por meio do desenho técnico, que é nada menos do que a simplificação, exposição e representação de um produto por meio de certas regras e métodos.
“Não há na linguagem escrita ou falada uma capacidade de transmissão de informações tão rica e rigorosa como no desenho e, no caso particular das informações que têm a ver com diversos ramos da engenharia, a forma mais clara de transmitir informação reside no desenho técnico” (MONTEIRO, 2005).
Essa comunicação que o desenho técnico permite é tão necessária que fica quase impossível desenvolver um novo produto, de forma eficiente, sem utilizar essa técnica. Assim, um problema pelo qual sua empresa pode estar passando no processo de fabricação é causado pela falta dessa ferramenta.
Confira as possíveis situações que sua empresa pode estar passando 1 Ideia x Prática
A inovação é um dos princípios por trás de muitas empresas. No mundo de hoje as ideias são muito valorizadas, e no meio de criação são extremamente necessárias para o desenvolvimento de novos produtos. Porém, não se sabe como essa ideia funcionaria na realidade. O desenho técnico permite visualizar o objeto, máquina, peça ou produto antes da sua criação.
Essa ideia pode ser lapidada a partir do desenho técnico, que possibilita a definição de formas, dimensões, posições, materiais, processos de fabricação e ajustes. Assim, pode-se pensar na viabilidade da produção do produto ou não, e se a ideia realmente pode ser colocada em prática.
Steve Jobs, fundador da Apple, grande designer e um dos maiores inovadores dos últimos tempos, pensava da seguinte maneira: ”Design (desenho) não é apenas o que parece e se sente. O design é como funciona”. Aliar aplicabilidade com o conceito inovador é o primeiro passo para o surgimento de um produto de sucesso.
Isso só consegue ser visualizado com um desenho bem feito.
2 Manter o padrão nas peças produzidas
O detalhamento exigido na produção de um desenho técnico auxilia na padronização do processo produtivo. A elaboração do desenho é extremamente delicada e segue padrões normativos para que seja entendida em uma linguagem global. Assim, qualquer um que entende dessas normas consegue ler o documento e produzir as peças conforme descrição e especificação do desenho. Com isso,
pode-se evitar variações no produto final, já que antes da produção todas as definições estavam bem representadas em seu desenho técnico. Resumindo:
desenho técnico feito da maneira certa garante que o produto saia exatamente do jeito que você planejou.
3 Garantir que a peça atenda às dimensões necessárias para o meu cliente Quem manda é o cliente: ele é a principal parte interessada do produto final. No momento em que uma empresa perde a confiança do seu comprador, é necessário rever todo o processo por trás do produto que ela vende. E, no caso de empresas que fabricam produtos, peças ou máquinas, um forte auxílio nesse momento pode ser o desenho técnico.
A divulgação desse desenho para o cliente pode garantir que a empresa que vendeu é capaz de atender à expectativa e necessidade do seu comprador.
Assim, pode-se garantir a seriedade do seu fornecedor na fabricação de materiais para sua empresa, de acordo com as especificações necessárias.
4 Não conformidades no processo produtivo
A partir do momento em que a equipe tem um modelo do que está produzindo, com especificações, medidas e cortes bem definidos, a probabilidade de erro é reduzida. Nesse momento trabalha-se com o dimensionamento do produto de acordo com o que vai ser produzido. Além disso, a existência de um referencial auxilia na organização do processo produtivo em relação à matéria-prima necessária, já que está especificada a quantidade de material para cada peça produzida.
Todo esse guia de orientações se dá pelo desenho técnico que define toda a base para produção do produto e faz com que o processo produtivo ocorra de forma natural e coesa.
FONTE: <http://pjufmg.com.br/artigos/4-problemas-que-o-desenho-tecnico-soluciona>. Acesso em: 8 dez. 2018.
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você aprendeu que:
• Existem diversos tipos de soldas utilizados na indústria, também vimos que a importância deste tipo de processo está aumentando devido ao avanço tecnológico, que propicia a utilização em vários segmentos.
• É necessária a correta representação com a simbologia adequada ao desenho técnico mecânico para juntas soldas.
• A correta especificação da simbologia da junta soldada é muito importante, pois nela constam as informações de processo para quem for executar o serviço de soldagem.
1 O processo de soldagem tem ganhado cada vez mais espaço na indústria, o desenvolvimento de novas tecnologias de soldagem possibilitou a abertura da utilização deste processo em larga escala e em diversos novos materiais. Diante desta afirmação e com base no que aprendemos neste tópico, leia cada uma das asserções a seguir e assinale V ou F, conforme seja verdadeiro ou falso.
( ) Uma das principais características do processo de soldagem é o fato deste tipo de união ser permanente.
( ) Outra característica importante é que uma união soldada se torna mais resistente se comparada a uma união por parafuso e porca. Principalmente porque a união soldada resiste a maiores esforços de cisalhamento.
( ) O processo de soldagem SMAW (soldagem a eletrodo revestido) é um dos processos mais comuns na indústria, principalmente por ser de fácil operação e ser bem versátil.
( ) Uma das limitações do processo de soldagem é a impossibilidade de utilizar quando temos solicitações mecânicas de vibração, este processo não é indicado nestas condições.
Agora, assinale a alternativa correta:
a) ( ) V- F- V- V.
b) ( ) F- V- V- F.
c) ( ) V- V- V- F.
d) ( ) F- F- V- V.
2 A partir do conhecimento adquirido ao estudarmos os três tipos de soldagem mais utilizados na indústria, analise as sentenças a seguir:
I- Os processos SMAW, GTAW e GMAW são processos diferentes de soldagem por arco elétrico, em que cada uma possui relação de vantagens e desvantagens entre si.
II- O processo SMAW é um processo no qual o eletrodo é consumível, produz muitos gases tóxicos e há necessidade de um cuidado extra no armazenamento dos eletrodos.
III- A principal diferença entre os processos de soldagem MIG e MAG está no tipo de arame utilizado.
IV- No processo de soldagem TIG (GTAW), o eletrodo é de tungstênio e é não consumível, o que torna a qualidade da solda superior aos demais.
AUTOATIVIDADE
técnico com a especificação correta da simbologia conforme norma ASW.
4 Nos desenhos a seguir, você tem a correta especificação da simbologia de solda conforme a norma padrão utilizada no Brasil, faça um esboço do desenho técnico mostrando como ficará o dimensional na peça com base nas cotas dadas.
UNIDADE 3
DESENHO DE CONJUNTOS MECÂNICOS
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
PLANO DE ESTUDOS
A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:
• conhecer a importância de alguns elementos de máquinas mais utilizados, e aplicar este conhecimento no desenho técnico;
• representar, cotar e referenciar elementos de máquinas;
• utilizar de forma correta os elementos normalizados na representação de conjunto no desenho técnico.
Esta unidade está dividida em três tópicos. No decorrer da unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar o conteúdo apresentado.
TÓPICO 1 – DETALHAMENTO DE CONJUNTOS MECÂNICOS TÓPICO 2 – PROJETO DE TRANSMISSÃO POR CORREIAS TÓPICO 3 – ACABAMENTO SUPERFICIAL E RUGOSIDADE
TÓPICO 1
DETALHAMENTO DE CONJUNTOS MECÂNICOS
UNIDADE 3
1 INTRODUÇÃO
Os desenhos mecânicos, como já discutidos anteriormente, são necessários para a correta especificação e fabricação de um determinado produto. Quando temos todos os dados dimensionais corretamente colocados nos desenhos, temos a garantia de que determinado produto será fabricado com excelência.
Um ponto importante é que nem sempre o projeto e a fabricação do produto ou equipamento são na mesma empresa. Em muitas situações, uma equipe faz o projeto do produto e o detalhamento da montagem e outra equipe executa este serviço. Sendo possível que sejam de empresas diferentes, esta relação demonstra a necessidade do correto detalhamento de conjuntos mecânicos.
Faz parte das atribuições do projetista mecânico, muitas vezes, também definir o processo de fabricação dos produtos. Isto requer conhecimento em diversas áreas, como: processos de fabricação, materiais e custos envolvidos. A otimização destas três áreas irá oferecer um produto final com viabilidade de fabricação, que atende às exigências técnicas previstas e com um custo dentro do esperado.
O material está interposto entre o desenho e o produto final, ou seja, é aquilo que nos permite dar forma ao produto e possibilita que este realize sua função. Daqui resulta imediatamente uma estreita relação entre três fatores: o material, a função e a forma (SILVA, 2006, p. 341).
FIGURA 1 – INTERAÇÃO ENTRE MATERIAL, FORMA, FUNÇÃO E PROCESSO
MATERIAL FORMA
FUNÇÃO
A relação entre estes fatores é bem fácil de ser compreendida, por exemplo, uma peça fabricada em alumínio é mais leve que o mesmo produto em aço. Sendo a massa final do produto importante, o alumínio seria a primeira escolha de material para este produto.
Alterando estes materiais, muitas vezes, também se faz necessário alterar o processo de fabricação e acabamento. Caso seja viável produzir em um processo de fundição, uma determinada peça terá um custo de fabricação, que será diferente se o mesmo produto for fabricado no processo de usinagem. Também é importante ressaltar que a definição do processo de fabricação está diretamente ligada ao lote de fabricação. Se o produto for uma peça única, o desenvolvimento deste produto em injeção de alumínio se torna inviável economicamente, pois há um custo de desenvolvimento de ferramental.
FIGURA 2 – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
FONTE: Silva (2006, p. 341)
Torneamento
Conforme Silva (2006, p. 341), “atualmente, todos os processos de corte por usinagem podem ser controlados através de máquinas de comando numérico”. Este é um exemplo das ferramentas disponíveis para a fabricação de produtos. Neste caso é nítido que um bom projeto de produto inclui o processo de fabricação em sua definição, ou seja, ao projetar e desenhar o produto, o engenheiro deverá levar em consideração o processo como esta peça será fabricada, neste caso, usinagem.
2 PROCESSO DE USINAGEM
Como já comentado anteriormente, o engenheiro que desenha um produto novo, além dos atributos físicos do produto, deverá também levar em consideração o material e o processo de fabricação ao fazer o desenho técnico mecânico deste produto.
Neste ponto, ao se desenhar um produto em que o processo de fabricação será a usinagem, o desenho deverá ter as cotas definidas de tal forma que facilitem a leitura de quem produzirá este produto no torno.
No desenho da figura a seguir temos uma exemplificação desta condição, a peça desenhada será usinada em torno. Observe que no desenho o engenheiro desenhou a descontinuidade da peça (ver no centro do desenho) e temos neste local uma cota específica para retífica com tolerância h6. Depois, em cada extremidade o desenhista se preocupou em cotar a partir de cada extremidade conforme a peça será usinada, cotagem com base na esquerda e direita. Esta forma de cotar facilita a produção e diminui a chance de falhas na leitura por parte do usinador.
FIGURA 3 – PEÇA PARA FABRICAÇÃO EM TORNO
FONTE: Silva (2006, p. 359)
0,8 0,8 5
No processo de fundição também se faz necessário fazermos desenhos que levem em consideração o processo de fabricação definido.
A definição de uma peça a ser obtida por fundição requer mais de um desenho, requer um desenho para fundição e um outro para posterior
Na figura a seguir o engenheiro especificou primeiro um desenho para o processo de fundição, no qual constam todas as cotas essenciais para que o processo ocorra corretamente. Observe que não há necessidade, neste caso, de se preocupar com as tolerâncias, pois estas serão definidas no processo de usinagem, que é o desenho em sequência.
Ao analisarmos os dois desenhos, percebemos que o processo de fundição não produzirá o furo menor da peça e que os acabamentos e tolerâncias dos furos deverão ser conseguidos através do processo de usinagem posterior. Esta é uma situação bem comum e mostra como é importante este conhecimento de processos, materiais e custos de fabricação. Com relação a custos, é bem provável que para esta peça foi analisada a melhor (mais barata) forma de produção, e que atenda às especificações técnicas, é esta sequência de produção: fundição com usinagem posterior.
FIGURA 4 – DESENHO DE UMA PEÇA PARA FUNDIÇÃO
FONTE: Silva (2006, p. 355)
30
30
30
60
47,5
Ø80 Ø70 Ø38
70
Boleados r2,5
7,5 20
522,580
FIGURA 5 – DESENHO DE UMA PEÇA PARA USINAGEM
FONTE: Silva (2006, p. 356) 3,2
Temos situações, por exemplo, do desenho de uma máquina ou produto com montagens, no qual é necessário desenvolvermos o desenho de conjunto. Ao projetar uma válvula tipo registro de gaveta, o desenhista faz a especificação e o desenho de todos os componentes. Cada componente poderá ter um desenho único para fabricação, por exemplo: bucha, fuso, porca, guarnição etc.
E, para finalizar, o desenhista faz o desenho de conjunto, que unirá todos estes desenhos em um único, mostrando como fica a montagem do produto final.
Neste desenho, estamos preocupados com as cotas gerais. Geralmente segue uma lista na qual numeramos os componentes do conjunto e o tipo de matéria-prima de cada componente.
FIGURA 6 – DESENHO DE CONJUNTO
FONTE: Provenza (1991, p. 7-134)
REGISTRO DE GAVETA
10 Volante | Ferro fundido
9 Carcaça | Bronze SAE 660
8 Gaveta | Bronze SAE 600
8 Gaveta | Bronze SAE 600