RELATÓRIO DE ESTÁGIO 1/3 Período: de 02/08/2010 a 24/09/2010

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Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico

Departamento de Engenharia Mecânica Coordenadoria de Estágio do Curso de Engenharia

Mecânica

CEP 88040-970 - Florianópolis - SC - BRASIL www.emc.ufsc.br/estagiomecanica estagio@emc.ufsc.br

RELATÓRIO DE ESTÁGIO – 1/3

Período: de 02/08/2010 a 24/09/2010

ZEN S.A.

Aluno: Gabriel Albuquerque Bechtold Supervisor: Euclides Emiliano Bononome Orientador: Walter Lindolfo Weingaertner

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Sumário

1 Apresentação Empresa Zen SA ...6

2 Área de atuação na empresa ...7

2.1 Departamento de engenharia de processos ...7

2.1.1 Conformação ...7

2.1.2 Tratamento térmico ...7

2.1.3 Usinagem ...7

3 Introdução...8

4 Problema e justificativa ...9

4.1 Controle da rugosidade do pinhão...9

4.2 Análises dos casos de “furo apertado”...9

5 Componentes estudados...9

5.1 Fabricação dos pinhões ...10

5.1.1 Matéria prima ...10

5.1.2 Conformação ...11

5.1.3 Recozimento ...11

5.1.4 Conformação de dentes ...12

5.1.5 Usinagem ...12

5.1.6 Tratamentos térmicos: Cementação, Têmpera e Revenimento...13

5.1.6.1 Cementação...13 5.1.6.2 Têmpera...13 5.1.6.3 Revenimento...13 5.1.7 Jateamento...14 5.1.8 Retificação...15 6 Atividades realizadas ...15

6.1 Início das medições – Verificação do comportamento na variação de diâmetro do pinhão 639.0813.0... ...16

6.1.2 Aparelho de medição...16

6.1.3 Medições e resultados...17

6.1.4 Comentários e conclusão dos resultados...19

6.2 Rugosidade: Pinhão 639.0888.0...19

6.2.1 Parâmetro de rugosidade utilizado (Ra)...19

6.2.2 Especificação da rugosidade...20

6.2.3 Equipamento utilizado nas medições...20

6.2.4 Coleta de dados e comparações dos diferentes ciclos de recozimento...20

6.3 Análise de Furo Apertado nos pinhões 639.0730.0 e 639.0731.0. ...25

6.3.1 Tolerâncias dimensionais...25

6.3.2 Atividades realizadas...26

6.3.3 Resultados...26

7 Conclusão ...30

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Lista de figuras

Figura 1 a) Polias de roda-livre; b) Impulsores de partida; c) Rodas de pulso (para sistema de

freios ABS); d) Tensores de corrente; e) Planetárias...6

Figura2 Sequência do processo de fabricação dos pinhões...10

Figura 3 Conformadora: (a) entrada fio-máquina e (b) saída das peças conformadas...11

Figura 4 Setor de recozimento. Fornos tipo poço...11

Figura 5 Prensa conformadora dos dentes...12

Figura 6 Célula 24 no setor de usinagem...12

Figura 7 Fornos de cementação e têmpera...13

Figura 8 Fornos de revenimento...14

Figura 9 Microdurômetro localizado no laboratório de análise de materiais...14

Figura 10 Equipamento responsável pelo jateamento...15

Figura 11 Esquema do pinhão Valeo...15

Figura 12 Alturas X1, X2 e X3 para medições...16

Figura 13 Micrômetro Digital de 3 pontas...16

Figura 14 Rugosidade média (Ra)...20

Figura 15 Rugosímetro SJ 301...20

Figura 16 Aumento 500X matéria-prima Gerdau – Cementita Esferoidal...23

Figura 17 Aumento 500x – Perlita lamelar (boa usinabilidade)...24

Figura 18 Esquema parcial da distribuição das amostras testes nos cestos de tratamento térmico...26

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Lista de tabelas

Tabela 1 Composição e propriedades do aço SAE 10B22...10

Tabela 2 Tolerâncias de diâmetro nos diferentes processos Pinhão 639.0813.0... 16

Tabela 3 Medidas dos diâmetros após usinagem... 17

Tabela 4 Medidas dos diâmetros após tratamento térmico... 18

Tabela 5 Tolerâncias de diâmetros nos diferentes processos – Pinhões 639.0730.0 e 639.0731.0...25

Tabela 6 Diâmetros X1,X2 e X3 antes e depois do tratamento térmico e suas variações...27

Tabela 7 Análise das variações por camada...27

Tabela 8 Diâmetros X1,X2 e X3 antes e depois do tratamento térmico e suas variações...28

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Lista de gráficos

Gráfico 1 Gráfico variações dos diâmetros X1,X2 e X3 após usinagem...18

Gráfico 2 Gráfico variações dos diâmetros X1,X2 e X3 após trat. Térmico e jateamento...19

Gráfico 3 Variação Ra – Aresta 1 – Máquina 181-04...21

Gráfico 9 Variação Ra – Comportamento de aproximadamente 3000 peças usinadas – Máq. 181-05...25

Gráfico 10 Variação Ra – Comportamento de aproximadamente 3000 peças usinadas – Máq. 181-07...25

Gráfico 11 Porcentagens de amostras separadas por grupo de variação dimensional em X1..27

Gráfico 12 Porcentagens de amostras separadas por grupo de variação dimensional em X2..28

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1 Apresentação Empresa ZEN S.A.

Com quase mil colaboradores diretos, presença mundial com exportação para países de todos os continentes e milhões de peças produzidas a cada ano seguindo os mais rigorosos padrões de qualidade, a ZEN vem construindo uma história de sucesso. São 50 anos de uma trajetória repleta de vitórias e de desafios superados.

Fundada em 1960 pelos irmãos Nelson e Hylário Zen, nascidos em Brusque (SC), a empresa sempre pautou sua atuação baseada em valores sólidos, que permeiam a cultura da

organização. Uma cultura rica, bela. A Zen tem atuado no mercado brasileiro há mais de 40 anos, e ao longo das décadas aperfeiçoou sua tecnologia para fabricação de componentes de precisão tornando-se o maior fabricante brasileiro de impulsores de partida. É uma trajetória marcada pelo sucesso devido ao comprometimento de toda a cadeia produtiva e o respeito com a sociedade e o meio ambiente. A Zen investe no país gerando empregos, contribuindo para seu desenvolvimento econômico e tecnológico e tem, com muita seriedade, colocado o produto 100% brasileiro, nos maiores centros econômicos do mundo.

A principal linha de produtos da Zen S.A. é a de Impulsores de Partida. São mais de 1000 modelos diferentes, utilizados no mundo inteiro em vários segmentos automobilísticos como automóveis, caminhões, tratores, motocicletas e embarcações. A Zen S.A. atua ainda na fabricação de planetárias, polias de roda livre e rígidas, para aplicação em motores de partida e alternadores, além desses produtos tem a linha de tensionadores para linha mecânica, e placas de partida e tensor de corrente para o mercado de moto peças. Nossa empresa conta também com a estrutura da ZEN ALUMINIUM que fabrica mancais para alternadores e motores de partida em alumínio, ferro fundido e oferece seus serviços de injeção a terceiros.

Algumas amostras de produtos fabricados na Zen:

a) b) c)

d) e)

Figura 1: a) Polias de roda-livre; b) Impulsores de partida; c) Rodas de pulso (para sistema de freios ABS); d) Tensores de corrente; e) Planetárias.

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2 Área de atuação na empresa

2.1 Departamento de Engenharia de Processos

É o setor responsável por botar em prática a fabricação dos produtos. Tanto no que se refere a implantação e/ou adaptação de processos para novas peças que serão produzidas, como estar em constante monitoração e otimização dos processos já existentes na fábrica.

No que se refere a fabricação, podemos dividí-la em 3 grandes grupos: conformação, tratamento térmico e usinagem.

2.1.1 Conformação

Após o corte/preparação devida da matéria-prima, a conformação é o 1o passo na fabricação da maioria dos produtos Zen. A empresa trabalha exclusivamente com conformação a frio, tanto na estampagem quanto na conformação maciça.

2.1.2 Tratamento Térmico

Setor responsável pelas peças acabadas e semi-acabadas. Dividem-se em processos/ciclos de recozimento e processos finais de cementação, têmpera e revenimento. O recozimento acontece entre as etapas de conformação a frio para justamente facilitar e melhorar tal processo. Serve para aliviar tensões e devolver a ductilidade ao material que antes foi fortemente encruado. Já na parte final de fabricação, encontram-se os processos de cementação e têmpera. Esses dois processos vão conferir maior dureza e resistência requeridas a peça. Por fim, vem o processo de revenimento para alívio final de tensões, devolvendo um pouco de tenacidade ao material, eliminando-se as chances de se ter uma estrutura frágil.

2.1.3 Usinagem

Setor responsável em dar formas e dimensões requeridas a peça. Os operadores das máquinas são responsáveis pelo monitoramento e controle das peças produzidas. Os principais

equipamentos que compõem esse setor são: tornos Comando Numérico Computadorizado (CNC), brochadeiras, retificadoras, e centros de usinagem CNC.

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3 Introdução

Este é o primeiro de três relatórios (1/3) que serão realizados ao longo do 2o semestre de 2010, referentes ao estágio obrigatório para o curso de graduação em Eng. Mecânica pela Universidade Federal de Santa Catarina.

Todas as atividades realizadas, junto ao departamento de engenharia de processos da Zen S.ª, serão abordadas e comentadas nos relatórios. Área principal de atuação será no setor de usinagem.

Os primeiros dias foram de adaptação, observação e estudo. A princípio, o principal foco é de acompanhar determinada célula de usinagem, na qual fabricam-se pinhões para a empresa Valeo. Pinhões com alto grau de acabamento e tolerâncias estreitas. As primeiras atividades foram de monitoração e coleta de dados a fim de verificar resultados anteriores já

apresentados, para posterior comparação. Mais precisamente, acompanhamento da variação de rugosidade do furo do pinhão 639.0888.0 e a questão de furo apertado em outros pinhões, como o 639.0730.0 e o 639.0731.0.

No decorrer do estágio, novas atividades foram sendo acrescentadas em paralelo a essas já citadas e serão devidamente adicionadas nos relatórios a seguir.

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4 Problemas e Justificativas

4.1 Controle da rugosidade do pinhão

Esse estudo foi direcionado aos pinhões fornecidos a empresa Valeo devido as exigências dimensionais impostas. Por se ter uma tolerância restrita, a rugosidade tem que ser

monitorada periodicamente. Quando os valores ultrapassam os limites aceitáveis, medidas são tomadas para se tentar corrigir tal irregularidade, o que gera mais tempo de produção,

aumento de custos, etc.

O comportamento da rugosidade em alguns casos é aleatório, não seguindo um padrão. As peças com dimensões fora do especificado são concebidas esporadicamente sem que se altere máquina, ou qualquer outro parâmetro de corte.

Para esta análise serão verificadas várias etapas da fabricação como: fornecedor de matéria-prima, lote de material, etapas de conformação, tratamentos térmicos e usinabilidade dos pinhões.

4.2 Análises dos casos de “furo apertado”

Outra aleatoriedade que acontece nos processos de fabricação dos pinhões é o caso de “furo apertado” (FA). O diâmetro do furo dos pinhões Valeo também têm certas tolerâncias que devem ser atingidas ao final do processo de fabricação. Com isso, todos os processos que fazem parte da confecção da peça precisam estar bem alinhados para que o produto final fique dentro das especificações requeridas pelo cliente. A quantidade de casos de FA, segundo dados do setor de qualidade, é substancialmente a maior dentre todas as diversas

irregularidades verificadas nos pinhões. As peças irregulares ainda serão retrabalhadas para atingir a especificação, gerando aumento de custos na produção dos pinhões.

Com isso, pretende-se realizar um trabalho de análise/investigação afim de constatar fatores que afetam tais procedimentos, e verificar as possibilidades de mudanças/ajustes para reduzir o máximo possível tais inconvenientes.

5 Componentes estudados

A célula responsável pelos pinhões Valeo é a célula 24 no setor de usinagem. Dentre os vários modelos de pinhões que lá são produzidos, os modelos 639.0888.0, 639.1014.0, 639.0730.0, 639.0731.0 e 639.0813.0 foram verificados dentro desses 2 primeiros meses de estágio. São peças-componentes de motores de partidas de diversos automóveis e exigem certo grau de resistência, dureza e acabamento.

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5.1 Fabricação de Pinhões

Segue figura abaixo com o esquema da seqüência básica de fabricação dos pinhões Valeo:

Figura 2: Seqüência do processo de fabricação dos pinhões.

Esta é a seqüência básica para todos os pinhões aqui estudados. Cada etapa tem determinada característica e objetivo como tentarei resumir a seguir passo-a-passo.

5.1.1 Matéria-prima

Tudo começa aqui. O mesmo aço é utilizado na fabricação dos pinhões referidos. Ele é recebido em grandes bobinas em formato de fio-máquina que depois irá alimentar as conformadoras. O modelo do aço é o SAE 10B22 e possui as seguintes características:

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5.1.2 Conformação

O processo de conformação a frio consiste em deformar a matéria-prima plasticamente, ou seja, forças externas que excedam o limite de escoamento do material vão dar forma ao blank. A conformadora realiza diversos estágios como, corte do fio máquina em forma de blank, recalque e pré-furo. O aço é fortemente encruado neste processo e tem seu estado de tensões internas elevado devido ao aumento de discordâncias da rede cristalina. Com isso, podemos concluir que a dureza da peça aumenta e a ductilidade cai devido à alta taxa de deformação.

(a) (b)

Figura 3: Conformadora: (a) entrada fio-máquina e (b) saída das peças conformadas.

5.1.3 Recozimento

Tratamento térmico que visa modificar algumas características no material deixadas pela primeira etapa de conformação. Aqui no recozimento é onde o aço vai aliviar suas tensões, diminuir dureza e aumentar ductilidade. Esta etapa ocorre justamente entre as duas etapas de conformação a frio. Após recozer as pecas passam por um setor de lubrificação e limpeza com fosfato, bismuto e molibdênio. Todos esses fatores são essenciais para que a peça consiga ser conformada de forma satisfatória na 3a etapa do processo (conformação dos dentes).

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5.1.4 Conformação dos dentes

Última etapa de conformação. Aqui são conformados os dentes dos pinhões (engrenagens) nas peças provenientes da lubrificação e recozimento. Elas são forçadas a passar por uma matriz, assumindo assim a forma requerida. Após esta etapa, nós temos o chamado semi-acabado, que é a peça que irá para o setor de usinagem.

Figura 5: Prensa conformadora dos dentes.

5.1.5 Usinagem

Neste setor localiza-se a célula 24, responsável pelos pinhões Valeo. A célula tem suas máquinas dispostas em forma de “U” para dar mais agilidade aos processos de usinagem. Num primeiro instante, as peças semi-acabadas são faceadas em um torno convencional para obtenção do plano de referência para os demais processos. Logo após o faceamento, elas vão para os tornos CNC’s, onde acontecem os processos de desbaste, chanfro, canal e

acabamentos de pista e furo. A rugosidade e outras dimensões das peças são conferidas na própria célula. Por fim, as peças têm seus quebra-cantos dos dentes usinados por máquinas desenvolvidas na própria Zen.

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5.1.6 Tratamentos térmicos: Cementação, Têmpera e Revenimento.

Após atingir suas dimensões de projeto na usinagem, os pinhões seguem para o setor de tratamento térmico onde se encontram os fornos de cementação, têmpera e revenimento. Tais tratamentos visam estabelecer as propriedades finais das peças, quanto à dureza, resistência ao desgaste, etc.

5.1.6.1 Cementação

É um tratamento termoquímico que visa obtenção de dureza superficial na peça. Ela modifica a composição química do material adicionando carbono na periferia do pinhão. Isso é possível quando se eleva a temperatura do aço acima da zona crítica (850 a 950oC) mergulhado em um meio rico em carbono, favorecendo o processo de difusão entre o ambiente e a peça. Na Zen, o ambiente de cementação é gasoso. A camada cementada, normalmente fica abaixo de 1 mm de espessura. Após a cementação, o aço é mergulhado em óleo, processo conhecido por têmpera.

5.1.6.2 Têmpera

A têmpera caracteriza-se pelo rápido resfriamento do aço após ser aquecido acima da linha A1 (formação de austenita). Isto é feito para obtenção de estrutura martensítica dos grãos, conferindo maior resistência à tração, resistência ao desgaste e maior dureza na peça. Devido às tensões internas geradas, diminuição da tenacidade e ductilidade do material, os pinhões necessitam de mais um tratamento após a têmpera, o revenimento.

Figura 7: Fornos de cementação e têmpera.

5.1.6.3 Revenimento

O revenimento é um processo de aquecimento do aço após a têmpera, a uma temperatura abaixo da faixa de transformação. O seu objetivo é reduzir a fragilidade do aço provocado pela têmpera, melhorando sua ductilidade e resistência à tração, diminuindo a dureza. As tensões internas também são reduzidas.

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Figura 8: Fornos de revenimento.

Após todos esses procedimentos, amostras de peças são levadas ao laboratório de

metalografia onde são analisadas características de projeto (microdureza, microestrutura, camada cementada, etc) para liberação do lote.

Figura 9: Microdurômetro localizado no laboratório de análise de materiais.

5.1.7 Jateamento

Após liberação do lote, as peças vão para o jateamento de esferas metálicas. As peças são lançadas em ambiente com constante agitação onde recebem um banho de minúsculas esferas metálicas (choques mecânicos). Esta decapagem mecânica visa à retirada de carepas e

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Figura 10: Equipamento responsável pelo jateamento.

5.1.8 Retificação

Alguns pinhões ainda passam por processo de retífica antes de ir para a expedição. Por exemplo, o pinhão 639.0888.0 é levado à retífica para acabamento da pista. Por se ter

tolerâncias apertadas, o processo de retífica é necessário para que a peça adquira as dimensões finais corretas, dentro do especificado. Isto é feito após os tratamentos térmicos para descartar as influências destes, em possíveis distorções geométricas. Durante este processo as peças são medidas e enviadas à expedição posteriormente.

FIGURA

6 Atividades realizadas

Os primeiros dias na empresa foram de interação, aprendizado e estudo sobre como a empresa funciona, métodos, processos realizados, etc. Assim, as primeiras atividades práticas foram na célula de usinagem, onde iniciei o acompanhamento do processo, análises e verificação de dados dos pinhões. Entre esses dados estavam: o acompanhamento da rugosidade e diâmetro interno do furo dos pinhões.

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6.1 Início das medições – Verificação do comportamento na variação de diâmetro do pinhão 639.0813.0

Com intuito de adaptação e entrosamento com os processos, as primeiras medições foram realizadas no sentido de confirmar tal fenômeno de variação do diâmetro do furo. Foram colhidas 20 amostras aleatoriamente na linha de processo (após usinagem), e medidos os diâmetros dos furos dos pinhões antes e depois do tratamento térmico final.

Para isso definiram-se 3 pontos a serem medidos: diâmetro nas alturas X1, X2 e X3 como mostra figura 12.

Figura 12: Alturas X1, X2 e X3 para medições.

As tolerâncias de projeto (diâmetro do furo) atuais do pinhão 639.0813.0 são as seguintes:

Tabela 2: Tolerâncias de diâmetros nos diferentes processos – Pinhão 639.0813.0

6.1.1 Aparelho de medição

Foi utilizado o micrômetro interno digital de 3 pontas semelhante ao da figura 13.

Dados do fabricante: Marca: Mitutoyo Modelo: Borematic (568-334) Faixa: 12 a 16 mm Resolução: 0,001 mm Exatidão: ±0,005 mm

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6.1.2 Medições e resultados

Pretendeu-se montar tabelas mostrando os resultados dos diâmetros dos furos logo após a usinagem e comparar com os valores dos diâmetros finais após tratamento térmico de cementação e têmpera. Para isso, as 20 amostras foram devidamente enumeradas de 1 a 20 para não haver mistura de amostras.

Peça: 639.0813.0 OS: 274631 Lote: 20.000 peças

Tabela 3: Medidas dos diâmetros após usinagem.

Pinhão x1 [mm] x2 [mm] x3 [mm] Diâm. Médios [mm]

1 12,107 12,106 12,110 12,108 2 12,118 12,118 12,109 12,115 3 12,120 12,127 12,121 12,123 4 12,115 12,113 12,121 12,116 5 12,116 12,116 12,111 12,114 6 12,111 12,123 12,123 12,119 7 12,105 12,122 12,124 12,117 8 12,116 12,121 12,127 12,121 9 12,122 12,123 12,121 12,122 10 12,115 12,124 12,117 12,119 11 12,120 12,122 12,123 12,122 12 12,119 12,116 12,115 12,117 13 12,113 12,119 12,118 12,117 14 12,121 12,121 12,119 12,120 15 12,113 12,119 12,119 12,117 16 12,118 12,122 12,118 12,119 17 12,117 12,114 12,111 12,114 18 12,113 12,119 12,117 12,116 19 12,116 12,116 12,117 12,116 20 12,125 12,122 12,124 12,124 Média 12,116 12,119 12,118 Desv. Médio 0,003 0,003 0,004 Desv. Padrão 0,005 0,005 0,005 Valor Máx. 12,125 12,127 12,127 Valor Mín. 12,105 12,106 12,109 Desv. Máx 0,020 0,021 0,018

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Gráfico 1: Variações dos diâmetros X1, X2 e X3 após usinagem.

As 20 amostras ficaram dentro das especificações pós-usinagem:

Tabela 4: Medidas dos diâmetros após tratamento térmico.

Pinhão x1 [mm] x2 [mm] x3 [mm] Diâm. Médios [mm] 1 12,092 12,090 12,077 12,087 2 12,092 12,093 12,073 12,086 3 12,096 12,090 12,072 12,086 4 12,096 12,090 12,070 12,085 5 12,094 12,086 12,069 12,083 6 12,102 12,087 12,078 12,089 7 12,099 12,089 12,071 12,087 8 12,101 12,090 12,076 12,089 9 12,094 12,089 12,074 12,086 10 12,098 12,087 12,065 12,083 11 12,099 12,087 12,067 12,084 12 12,097 12,090 12,069 12,085 13 12,095 12,087 12,065 12,082 14 12,097 12,091 12,070 12,086 15 12,096 12,086 12,072 12,085 16 12,096 12,088 12,067 12,084 17 12,096 12,087 12,073 12,086 18 12,094 12,087 12,069 12,083 19 12,096 12,086 12,076 12,086 20 12,097 12,091 12,079 12,089 Média 12,096 12,089 12,072 Desvio Médio 0,002 0,002 0,003 Desvio Padrão 0,003 0,002 0,004 Valor Máx. 12,102 12,093 12,079 Valor Mín. 12,092 12,086 12,065 Desvio Máximo 0,010 0,007 0,014

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Gráfico 2: Variações dos diâmetros X1, X2 e X3 após tratamento térmico e jateamento.

6.1.3 Comentários e conclusão dos resultados

Os pinhões Valeo têm inspeção 100% no setor denominado SCA (Special Contention Area). Através de gabaritos passa não passa, pinhão por pinhão é verificado, liberado ou não. As 20 amostras passaram pelo SCA para garantir as aferições. Pôde-se notar a forte tendência das peças em ficar com o furo cônico. Maior diâmetro em X1, diminuindo até X3. Praticamente 100% das amostras demonstraram tal comportamento. Se por um acaso tivéssemos casos de FA nesta amostragem, provavelmente seria devido, principalmente, ao diâmetro X3. Este por sua vez teve média de 12,072mm somando-se as 20 amostras. É um valor plausível, levando-se em consideração os limites inferiores e superiores de 12,05 e 12,10mm respectivamente. Devido à baixa quantidade de amostras (20/20.000), não se pode generalizar para todo o lote. Mas é uma tendência que deverá ser verificada com uma quantidade maior de amostras na continuidade dos estudos.

6.2 Rugosidade: Pinhão 639.0888.0

O mesmo furo apresentado na figura 3 é utilizado para medição e controle da rugosidade. O controle é feito dentro da própria célula, onde é verificada uma amostra a cada 42 pinhões produzidos (1/42). As peças fora do especificado vão para retrabalho, gerando maior tempo de produção e custos adicionais.

6.2.1 Parâmetro de rugosidade utilizado (Ra)

É a média aritmética dos valores absolutos das ordenadas de afastamento (yi), dos pontos do perfil de rugosidade em relação à linha média, dentro do percurso de medição (lm). Essa grandeza pode corresponder à altura de um retângulo, cuja área é igual à soma absoluta das áreas delimitadas pelo perfil de rugosidade e pela linha média, tendo por comprimento o percurso de medição (lm).

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Figura 14: Rugosidade média (Ra).

6.2.2 Especificação da Rugosidade

A especificação de rugosidade no furo, requerida para este produto, está na faixa entre 0,8 e 3,2µm. Peças fora deste intervalo são descartadas ou, se possível, passam por retrabalho para correção/ajuste.

6.2.3 Equipamento utilizado nas medições

Rugosímetro Modelo SJ 301. Fabricante: Mitutoyo.

Características:

-Método de medição indutivo diferencial -Ponta de diamante

-Capacidade de 0,01 a 100µm

Figura 15: Rugosímetro SJ 301.

6.2.4 Coleta de dados e comparações dos diferentes ciclos de recozimento

Aqui se pretendeu acompanhar os lotes de pinhões 639.0888.0 que entraram em produção a fim de medir e verificar o comportamento da rugosidade do furo ao longo do processo. E ainda, identificar qual ciclo de recozimento foi realizado para determinado lote e assim obter

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comparações. Os primeiros lotes acompanhados foram lotes recozidos no “Ciclo 2”, ciclo usualmente utilizado para estes pinhões.

Nestas primeiras medições, os 3 tornos CNC foram “setados” com arestas de corte novas e alimentados pelo mesmo lote de peças. O avanço (f) foi mantido constante e igual a 0,12 mm/revolução. A ferramenta responsável pelo furo do pinhão é a ferramenta 4, inserto de metal duro fabricado pela SANDVICK com código TCMT 090204 UM. Ela tem a missão de produzir 2000 peças e depois ser reaproveitada como ferramenta que produzirá o rebaixo.

OS: 274643

17 a 20 de agosto de 2010

Ciclo 2 de recozimento – 3 horas a 700°C (teórico) - Fornos 09 e 13 - Grefortec

Teste da Aresta 1:

CNC 181-04

Gráfico 3: Variação Ra - Aresta 1 - Máquina 181-04.

CNC 181-05

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CNC 181-07

Teste com aresta 2:

Devido a não constância de funcionamento dos 3 tornos, a aresta 2 teve o número de pontos colhidos diminuído. Mesmo assim apresento os gráficos e comportamentos registrados.

CNC 181-04

CNC 181-05

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CNC 181-07

Pode-se notar um comportamento bastante aleatório na usinagem. Ora beirando o limite superior, ora na eminência de estar abaixo do especificado. Nesses momentos ações são tomadas para evitar maiores refugos/retrabalhos. Uma opção é a troca da aresta

prematuramente, a outra, seria a diminuição do avanço, gerando maior tempo de produção e custos.

OS: 278177

20 a 22 de setembro de 2010

Ciclo 6 de recozimento – 3 horas a 820°C (teórico) Forno 18 – Combustol

Matéria Prima (fio máquina): Fornecedor: Gerdau

Características: 85 a 90% de coalescimento / cementita esferoidizada.

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Aparecimento de perlita lamelar após recozimento no Ciclo 6 (Fig. 17):

Figura 17: Aumento 500x - Perlita lamelar (boa usinabilidade).

Primeiros dados de rugosidade:

O torno 181-04 estava em manutenção boa parte do tempo da fabricação deste lote, portanto não será levado em consideração.

181-05 e 181-07 tiveram uma usinagem relativamente boa. Rugosidade variando entre 0,90 a 2,80µm aproximadamente durante todo o processo. Sem grandes aleatoriedades, sem

necessidade de troca prematura de aresta e/ou modificação em parâmetro de avanço para correção da rugosidade. Porém houve algumas quebras de ferramentas. Ferramenta 2 responsável pelo desbaste (2 quebras), ferramenta 5 que realiza o canal (1 quebra) e

ferramenta 3 que faz o rebaixo (1 quebra). Novos testes com o ciclo 6 serão realizados para confirmar tal tendência. Testes com novas ferramentas de desbaste (ferramenta 2) também serão realizados para tentar diminuir/eliminar as quebras.

Os resultados e dados anotados de aproximadamente 6000 peças estão nos gráficos 9 e 10. Tornos em funcionamento: 181-05 e 181-07, com avanço (f) constante em ambos e iguais a 0,12 mm/revolução.

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Gráfico 9: Variação Ra - Comportamento de aproximadamente 3000 peças usinadas - Máq. 181-05.

Gráfico 10: Variação Ra - Comportamento de aproximadamente 3000 peças usinadas - Máq. 181-07.

A princípio, pode-se confirmar a tendência apresentada nos testes anteriores quanto à melhora no controle da rugosidade mudando-se o ciclo de recozimento para o pinhão 639.0888.0. Obtém-se assim perlita lamelar ao invés de cementita esferoidizada, melhorando o

acabamento e diminuindo a aleatoriedade no processo. Isso se deve a fragilização (diminuição da tenacidade) que a perlita lamelar causa na estrutura, deixando mais quebradiça, com

melhor corte.

6.3 Análise de Furo Apertado nos pinhões 639.0730.0 e 639.0731.0

6.3.1 Tolerâncias dimensionais

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6.3.2 Atividades realizadas

Para esta análise foram distribuídos nos cestos de tratamento térmico 88 amostras do pinhão 639.0731.0 e 60 amostras do 639.0730.0, ambas processadas em setembro de 2010. O

objetivo foi espalhar as amostras em pontos estratégicos do cesto a fim de verificar a variação dimensional do furo e constatar alguma influência na variação relacionada com

posicionamento no cesto/camadas. O cesto é composto por 4 camadas totalizando

aproximadamente 3.500 peças por cesto. As amostras testes foram alojadas de maneira a se obter 5 ilhas de amostras por camada, totalizando 20 ilhas no total. Procurou-se distribuir as amostras nos 4 cantos e nos centros de cada camada, como pode ser observado no esquema parcial da figura 18.

Obs: A contagem das camadas se dá debaixo para cima, ou seja, camada 1 é o fundo do cesto e a camada 4 o topo.

Figura 18: Esquema parcial da distribuição das amostras testes nos cestos de tratamento térmico.

6.3.3 Resultados

As medições dos diâmetros foram feitas nas 3 alturas do furo (x1,x2 e x3) antes e depois do tratamento térmico.

OS 277993 – Pinhão 639.0731.0

Microestrutura: Cementita esferoidizada com coalescimento 100% , encruado no sentido da conformação.

Cementação e têmpera Fr:13 Revenimento Fr:08

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Tabela 6: Diâmetros x1,x2 e x3 antes e depois do tratamento térmico e suas variações.

Tabela 7: Médias das variações por camada.

As 88 amostras foram recolhidas após o tratamento térmico (cementação + revenimento) e levadas ao SCA para inspeção com o gabarito passa não passa. Das 88 amostras, 7 ficaram com furo apertado. Esses 7 casos não se restringiram a uma camada ou região específica do cesto. Foram 2 casos na camada 1, 2 casos na camada 2, 2 casos na camada 3 e 1 caso na camada 4, reforçando o que foi mostrado na tabela 7 onde a camada 4 obteve as menores médias nas variações dimensionais. Todas as amostras com FA estavam nos cantos do cesto.

Para se ter uma melhor visão da variação dimensional, as amostras foram separadas em grupos. Estes grupos compreendem as peças que tiveram seu diâmetro (x1,x2 e x3) reduzidos de: - 0,00 a 0,03mm - 0,03 a 0,04mm - 0,04 a 0,05mm - 0,05 a 0,06mm - 0,06 a 0,07mm

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Gráfico 12: Porcentagens de amostras separadas por grupo de variação dimensional em x2.

Gráfico 13: Porcentagens de amostras separadas por grupo de variação dimensional em x3.

OS 277983 – Pinhão 639.0730.0

Microestrutura: Cementita esferoidizada com coalescimento 100% encruado no sentido da conformação com pouco bandeamento.

Cementação Forno 13 Revenimento Forno 07 Número de amostras: 60

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Tabela 9: Médias das variações por camada.

Após passarem pelo SCA, obtivemos aproximadamente 20% das amostras com FA. Ao contrario do caso anterior, a camada 4 foi a que obteve maior média de variação dimensional juntamente com a camada 3. O processo de cementação e têmpera foram realizados no forno 13, assim como para o pinhão 639.0731.0. Portanto a influência dos fornos de revenimento será levada em conta nos próximos lotes, já que estes foram diferentes. Tivemos 1 caso de FA na camada 1 (centro), 2 casos na camada 2 (cantos), 4 casos na camada 3 e 5 casos na camada 4 (2 centros e 3 cantos). Nota-se uma ordem crescente na quantidade de FA conforme

subimos de camada (vide tabela 9).

Com relação a influência na variação dimensional devido ao posicionamento das peças nos cestos, nada podemos afirmar. De modo geral, o posicionamento não tem influência sobre os resultados finais.

Os pinhões 639.0730.0 e o 639.0731.0 tiveram as tolerâncias de diâmetro do furo na usinagem aumentadas de alguns centésimos visando diminuição dos casos de FA. As tolerâncias atuais deles na usinagem estão entre 12,11 e 12,14mm enquanto que nos demais pinhões as tolerâncias estão entre 12,09 a 12,13mm. Esta “abertura” de tolerância será testada para outros pinhões, como o 639.1014.0, por exemplo. Caso seja benéfica na diminuição dos casos de FA, verificaremos a possibilidade de implementação das novas cotas.

(31)

7 Conclusão

Após os primeiros meses de estágio, pôde-se notar o quão importante ele é para a formação do engenheiro. Estar em um ambiente de trabalho, interagir com pessoal, aplicar

conhecimentos, estudar processos, tudo isso vem a somar e ampliar a visão do graduando. Nos primeiros momentos procurei conhecer bem os processos de fabricação, estudar os problemas enfrentados e realizar testes. Com isso veio a interação com as pessoas envolvidas, gerando aprendizado e mostrando a importância/responsabilidade de cada setor no resultado final do produto, como estão interligados e toda a interdependência que possuem.

Trabalhando-se com mudanças nos ciclos de recozimento para o pinhão 639.0888.0, buscando-se uma microestrutura formada por perlita lamelar ao invés da cementita

esferoidizada, pôde-se confirmar a melhora na usinabilidade. A variação de rugosidade teve uma diminuição considerável, aumentando produtividade, diminuindo custos e retrabalhos. O acompanhamento nas variações dos diâmetros dos furos continuará para se obter uma ampla faixa do comportamento de tal variação. E ainda, tentar identificar qualquer

aleatoriedade no processo que possa influenciar nos lotes “bons” e “ruins” quanto aos casos com FA.

Alguns novos testes serão realizados na continuação do estágio. Teste com diferente classe de ferramenta para o desbaste do pinhão 639.0888.0 e aumento das cotas e controle do diâmetro do furo na usinagem são alguns deles.

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8 Referências Bibliográficas

[1] STEMMER, C. E.: Ferramentas de corte I, 6a. ed., Editora da UFSC, Florianópolis , 2001

[2] SCHROETER, R. B., WEINGAERTNER, W. L.: Tecnologia da Usinagem com Ferramenta de Geometria Definida – parte 1. Apostila (Traduzido e adaptado por Prof. Dr. Eng. Rolf Bertrand Schroeter e Prof. Dr.-Ing. Walter L. Weingaertner do livro

“Fertigungsverfahren – Drehen, Bohren, Frasen”, de Prof. Dr.-Ing.Dr h.c.mult Wilfried Koing e Prof. Dr.-Ing Fritz Klocke)

[3] SANTOS S. C., SALES, W. F.: Aspectos Tribológicos da Usinagem dos Materiais, 1a. ed., Artliber, São Paulo – SP, 2007

[5] GRIMA. Parâmetros de rugosidade. Disponivel em

http://www.grima.ufsc.br/capp/rugosidade/aula19_ParametrosDeRugosidade.pdf acessado em 13/09/2010

[6] ZEN SA. Perfil. Disponível em

http://www.zensa.com.br/2006/index.php?secao=perfil/index em:20/08/2010

[7] COLPAERT, Hubertus: Metalografia dos produtos metalúrgicos comuns, 4a ed. revisada e atualizada por André Luiz V. da Costa e Silva, BLUCHER, São Paulo – SP, 2008