3.4 TROCA RÁPIDA DE FERRAMENTAL

Um avanço no sentido de aumentar a flexibilidade de processos de conformação plástica é a troca rápida de ferramentas (Lima, 1989).

A análise da troca rápida nos processos de conformação plástica pode ser melhor realizada com a divisão destes em etapas que podem se relacionar como mostra a Figura 3.1.

As especificações do produto englobam sua geometria e dimensões finais, composição química do material, propriedades mecânicas, microestrutura e acabamento superficial exigidas pelo consumidor.

A interpretação é feita pelo processista a fim de determinar o procedimento adequado para obtenção do produto dentro dessas exigências.

Além dessas duas etapas, o planejamento do processo deve levar em conta: a construção de bancos de dados relacionais que contêm informações sobre o material a conformar, lubrificantes, ferramental e equipamentos; as etapas de tratamento térmico posteriores à conformação; a determinação dos requisitos para assegurar a qualidade; a definição das etapas do processo; a análise das deformações e tensões desenvolvidas no processo; a escolha dos equipamentos auxiliares e de produção e, dos dispositivos e ferramental de conformação.

O conceito de troca rápida de ferramentas foi desenvolvido a partir da década de 50 por Shigeo Shingo (1985) para processos de usinagem e foi denominado SMED (Single Minute Exchange of Die). O objetivo principal é minimizar ou eliminar os tempos parciais que compõem o tempo total de fabricação (Button, 1995).

Figura 3.1 - Etapas do Planejamento de um Processo de Conformação Plástica (Button, 1995). A automação permitiu, em parte, a diminuição dos tempos de troca de ferramentas, minimizando os custos dos produtos. Outros tempos improdutivos podem comprometer a tentativa de flexibilização do processo a fim de se diminuir os lotes de fabricação, principalmente quando eles implicam em paradas da máquina, de modo a se buscar reduzir o número de ferramentas e/ou ampliar suas aplicações (Ravassard, 1989).

A mudança do processo de fabricação ou das ferramentas se torna em geral muito dependente do tipo e das especificações da máquina ou da operação efetuada em cada montagem. Os tempos de troca de ferramental podem consumir de 4 a 24 horas dependendo do tipo de máquina e operação (Ravassard, 1989).

Os tempos totais de mudança se dividem em:

- preparação - verificação de novas ferramentas: 20 a 30% do tempo total; - desmontagem e montagem das ferramentas: 5 a 15%;

Bancos de Dados

Especificações

Gerais Lubrificantes

Equipamentos

Ferramental Propriedades do _material

Controle da Microestrutura Especificações do produto Interpretação dos requisitos Planejamento do processo Trat. térmicos posteriores Sequência de procedimentos Garantia de qualidade Análise de deformações Escolha dos equipamentos Escolha do ferramental

- centragem e regulagem das ferramentas: 15 a 20%;

- regulagem e ajustes para obtenção de peças boas: 40 a 50%.

O conceito SMED classifica as operações de montagem e preparação necessárias para obtenção da peça em: internas, que exigem a parada do equipamento produtivo, e externas, realizadas simultaneamente à produção. Esta classificação é importante pois pode levar a uma redução de 30 a 50% do tempo em que o equipamento fica inativo (Ravassard, 1989).

É necessário para esta classificação que se conheçam as operações e os tempos envolvidos em cada uma delas. Um estudo das operações pode proporcionar uma redução do tempo de preparação e montagem pela transformação de operações internas em externas, como as operações de regulagem do equipamento, diminuindo o tempo em que o mesmo fica parado.

Pode-se, simultaneamente a esse estudo, procurar reduzir os tempos de execução das operações internas e/ou externas pela racionalização de todos os aspectos da operação, além de otimizar as regulagens do ferramental ou mesmo suprimir os ajustes para obtenção de peças boas.

A Tabela 3.1 mostra um método proposto pelo CETIM (Centre Technique des Industries Mecaniques - França) que permite a comparação das análises das trocas de fabricação feitas para diferentes máquinas, e a apresentação dos resultados de uma forma sintética e despersonalizada (Ravassard, 1989).

Os tempos elementares se dividem em 4 famílias características:

1) Limpeza e preparação de ferramentas: engloba as operações de limpeza e preparação de ferramentas feitas fora da máquina, e os deslocamentos do operador ao exterior do posto de trabalho.

Os problemas nesta fase são de organização de trabalho e de produção, de motivação dos participantes, de fabricação e controle de ferramentas. As soluções deverão ser estudadas em cada caso dependendo da política industrial da empresa.

2) Desmontagem e montagem da ferramentas: só podem ser efetuadas quando a máquina está parada. Os problemas aqui são técnicos e ligados às modificações necessárias. As soluções se baseiam em idéias gerais e em uma análise crítica da função de cada elemento de ferramenta, do posicionamento ou da fixação.

3) Regulagem e ensaio: são efetuadas após montagem e posicionamento das ferramentas e visam o ajuste das regulagens de base com calços, tendo em vista a obtenção da primeira peça boa.

Devem ser definidos os procedimentos de regulagem, de aquisição e de memorização dos pormenores tecnológicos de uma fabricação para que se possa, a cada montagem desta fabricação, colocar-se instantaneamente nas condições de referência e suprimir um máximo de ensaios de regulagem.

4) Montagem e regulagem dos acessórios: envolve as operações ligadas aos periféricos e os tempos referentes a esta fase varia segundo os tipos de máquinas e de fabricação (Ravassard, 1989).

Os tratamentos térmicos posteriores ao forjamento a quente visam diminuir a dureza e garantir uma microestrutura que permita a usinagem do material sem maiores problemas, como o desgaste excessivo da ferramenta, a perda da qualidade superficial do produto usinado e a sobrecarga do equipamento.

No próximo capítulo, descrevem-se alguns dos tratamentos térmicos normalmente empregados na indústria após o forjamento a quente.