1.0- PROC. MAT.S - 1ªAULA APRES. 19.1

PROCESSAMENTO DE MATERIAIS - MT

PROCESSAMENTO DE MATERIAIS - MT

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNANBUCO

1

Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota Engenheiro Mecânico e Metalúrgico

BIBLIOGRAFIA:

CALLISTER, Jr.,William D. Ciência e Engenharia de Materiais:Uma Introdução. Rio de Janeiro, LTC, 2008.

DIETER, George E. Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill,1961

MOTA, Antonio Fernando de Carvalho. Notas de aulas do Docente: Site: afcm.poli.br Sites: www.cimm.com.br www.puc-rio.br www.materia.coppe.ufrj.br www.labsolda.ufsc.br Livro digital Anexo DOYLE

HOMEPAGE DA DISCIPLINA

3

“Note bem, a leitura destes apontamentos não

dispensa de modo algum a leitura atenta da

bibliografia principal da cadeira”.

afcm.poli.br

afcm.poli.br

MATERIAIS DIDÁTICOS

A ENGENHARIA DO PRODUTO

BENS INTERMEDIÁRIOS:

(chapas, tubos, perfis)

BENS DE CAPITAL:

(navios, turbinas, caldeiras, vasos de pressão, torno mecânico, máquina de solda, aerogeradores, etc )

BENS DE CONSUMO DURÁVEIS:

(automóveis, eletrodomésticos)

Processos de Fabricação

ENGENHARIA MECÂNICA/MATERIAIS

A engenharia é a arte de tratar de maneira simples e adequada o complexo.

A qualidade de um projeto se mede pela adequação da sua solução.

A palavra “engenheiro” vem do latim ingenium, que significa engenho, a capacidade de planejar ou criar

Minerva deusa da sabedoria e da estratégia de guerra, filha de Júpiter

 Organiza sistemas de armazenagem, supervisiona processos e define

normas e procedimentos de segurança para a produção.

 _{Controla a qualidade, acompanhando}

e analisando testes de resistência, calibrando e conferindo medidas.

 Pode dedicar-se às vendas.

Na Mitologia Romana Minerva, na Mitologia Grega Atena Símbolo da Engenharia

Engenho é faculdade inventiva, talento, habilidade.

Exemplos: Roda d’água, automóveis, Torno, Turbina e outros

.

O ENGENHEIRO FAZ ENGENHO

Turbina a gás Torno CNC da ROMI S/A

“A TECNOLOGIA DE PONTA NÃO TEM PREÇO”

O QUE É UMA USINA SIDERÚRGICA?

PROCESSO SIDERÚRGICO – USINA INTEGRADA

Preparação

da carga Redução Refino

Lingotamento Laminação

SIDERÚRGICA AÇONORTE - SIMI-INTEGRADA

Triturador SHREDDER: Capacidade 120t/h

A SOLDAGEM EQUIVALE A UMA MINI ACIARIA

Adição de Ferro-Liga: Fe-Mo, Fe-Mn, Fe-Cr, Fe-Ni

ACIARIA

(FORNO ELÉTRICO)

SOLDAGEM

(ELETRODO REVESTIDO)

Avaliação:

Quais as funções do revestimento do eletrodo?

Quando ocorre o sopro magnético?

LINGOTAMENTO CONTÍNUO E LAMINAÇÃO

Distribuidor

Colocação

em 2010

Pais

tonelada de açoMilhões de Aplicação deste total

1º China 626,7

2º Japão 109,6 63,8 em Produtos

industrializados 3º Estados Unidos 80,5 80,1 em bens finais

4º Índia 68,3 60,6 em outros produtos

5º Rússia 35,7 35,7 em outros produtos

6º Coreia do Sul 58,4 52,4 em outros produtos

7º Alemanha 43,8

8º Ucrânia 33,4 5,5 em outros produtos

9º Brasil 32,9 8,6 em outros itens

10º Turquia 29,1

FORJADOS X FUNDIDOS

• Mais resistente

• Possuem microestrutura mais refinada • Mais confiáveis (menos defeitos)

• Mais baratos para grandes lotes

• Suas plantas de produção são mais adaptáveis a diferentes produtos.

Morsa ou Torno de Bancada N 8 200mm Ferro Fundido

R$ 143

90

AÇO FORJADO X FERRO FUNDIDO

Morsa ou Torno De Bancada Aço Forjado N6 Profissional Forjasul

MUDANÇAS MICROESTRURAIS DO AÇO E DESCONTINUIDADES

:

Chapa laminada

com qualidade comprovada

União soldada com descontinuidades e possíveis defeitos : trincas, decoesão lamelar, falta de fusão, falta de

penetração, inclusão de escória, mordeduras, deformações e outros

mordedura

trinca Deformação angular

Efervescente, Semi-acalmado e Acalmado. vazios

Dendritas

Lingote da aciaria

Estrutura bruta de fusão

trinca

Direção de Laminação

Deformação angular

AVALIAÇÃO - PETROBRAS

SOLDAGEM A ARCO SUBMERSO (SUBMERGER ARC WELDING – SAW

Chapas Classificadas / Navais AH32, AH36, DH32, DH36, EH32, EH36 CHAPAS CLASSIFICADAS ASTM A-285, ASTM A-514, ASTM A-515, ASTM A-516 DIN

17100: RRST 52.3, S355 J2, Chapas Navais ASTM A-131 Grau. AH32 / AH36 /

DH32 / DH36 / EH32 / EH36 ASTM A-612

AVALIAÇÃO DA SOLDABILIDADE DO AÇO NAVAL EH36 TMCP

SOLDADO POR ARCO SUBMERSO COM ELEVADO APORTE DE CALOR

Meester B. The Weldability of modern structural TMCP steels. ISIJ International. 1997;37(6):537-551. http://dx.doi.org/10.2355/isijinternational.37.537.

Micrografia da soldagem

Avaliação da Soldabilidade do Aço Sincron ASTM A 572 GRAU 50

Aplicado na Fabricação de Torres Eólicas com Processo de Soldagem de Alta Deposição

Bibliografia

:

19 MARQUES, P. V.; MODENESI, P. J.; BRACARENSE, A. Q.;

Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2005.

DEVER DE CASA: TRILHOS SOLDADOS

20

 PORQUE OS TRILHOS HOJE SÃO SOLDADOS?

 COMO FICA O CONTROLE DAS DILATAÇÕES, SEM JUNTAS DE DILATAÇÃO?

SOLDAGEM POR CALDEAMENTO

Caldeamento é o processo de soldagem de duas peças metálicas, em

geral de aço, por meio de aquecimento e choque mecânico.

As peças são aquecidas, e as partes que serão soldadas devem chegar a temperatura próxima de seu ponto de fusão.

Então são dispostas uma sobre a outra e golpeadas repetidas vezes, com martelo ou marreta, como num processo de forjamento, até que se unam. O caldeamento é o processo de soldagem mais antigo conhecido,

QUALIDADE

Ensaio de tração – Fonte Gerdau – NBR 7480/2007

SOLDABILIDADE

PROCESSO DE SOLDAGEM/TIPO DE JUNTA

Soldagem por resistência elétrica (caldeamento)

Eletrodo revestido/ junta sobreposta

Eletrodo revestido/ junta justaposta

DOBRAMENTO

 Pino 1 x bitola  Pino 4 x bitola

(NBR 7480/85)

O processo de soldagem por laser híbrido é uma técnica que combina o processo de soldagem por laser (CO₂) com o processo de soldagem a arco (GMAW ou MIG/MAG), ambos em um mesmo ponto focal compondo uma única poça de fusão.

GRANDE PENETRAÇÃO - ALTA VELOCIDADE NA SOLDAGEM – MENOR DEFORMAÇÃO

ESTADO DA ARTE (NOVAS TECNOLÓGIAS)

INNOVATION SHAPING THE INDUSTRY

Friction Stir Welding - FSW

Patente da TWI

TWI - The Welding Institute

Ferramenta rotativa não consumível,

CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS METÁLICAS

LIGAS METÁLICAS LIGAS METÁLICAS FERROSAS

FERROSAS NÃO-FERROSAS_{NÃO-FERROSAS}

AÇOS

AÇOS FERROS FUNDIDOS_{FERROS FUNDIDOS}

Aços de Baixo Carbono: C 0,25%

Aços de Médio Carbono:0,25%  C  0,60%

Aços de Alto Carbono: 0,60%  C  1,40 Aços especiais

SELEÇÃO DE MATERIAL

26

SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS

SAE (Society Automotive Engineers) e ABNT

ABNT- NBR 6006 – Classificação por composição química de aços para construção mecânica. XX = teor de carbono em 0,01%

10XX  Aços-carbono de uso geral

11XX  Aços de fácil usinagem, com enxofre

13XX  Manganês (1,75%)

40XX  Molibdênio (0,25%)

43XX  Níquel(1,8%), Cromo (0,8%) e Molibdênio (0,25%)

51XX  Cromo (0,8-1,05%)

86XX  Níquel (0,55%), Cromo (0,5%) e Molibdênio (0,2%)

98XX  Níquel (1,0%), Cromo (0,8%) e Molibdênio (0,25%)

ABNT- NBR 6006 – Classificação por composição química de aços para construção mecânica. XX = teor de carbono em 0,01%

10XX  Aços-carbono de uso geral

11XX  Aços de fácil usinagem, com enxofre

13XX  Manganês (1,75%)

40XX  Molibdênio (0,25%)

43XX  Níquel(1,8%), Cromo (0,8%) e Molibdênio (0,25%)

51XX  Cromo (0,8-1,05%)

86XX  Níquel (0,55%), Cromo (0,5%) e Molibdênio (0,2%)

98XX  Níquel (1,0%), Cromo (0,8%) e Molibdênio (0,25%)

METAIS MAIS CONHECIDOS

•

_Aço

•

_Latão

•

_Bronze

•

_Alumínio

PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO PLÁSTICA

LAMINAÇÃO

29

Laminados Planos e Não Planos Forjamento em

Matriz Aberta

Forjamento em Matriz Fechada

FORJAMENTO

TREFILAÇÃO

EXTRUSÃO

Conformação de peças automotivas

Sem aquecimento

(A frio)

Com aquecimento

(A quente)

CONFORMAÇÃO POR USINAGEM

(retirada de cavaco)

Torneamento com pastilha de Metal Duro

01/27/2021

PROCESSOS DE USINAGEM

3

3

Vc =

.d.n

1000

Vc =

.d.n

1000

Onde:

Vc = velocidade de corte (m/min) d = diâmetro da peça (mm)

n = rotação da peça (rpm)

Vantagens: Flexibilidade – Pequenos lotes econômicos – Menor investimento Desvantagens: Maiores custos por peça – Melhor qualificação

PROCESSO DE USINAGEM

Usinagem Torneamento Laminação

Aciaria

TOLERÂNCIA DIMENSIONAL

Precisão e Acabamento_{Tolerâncias e Ajustes}

37

SISTEMAS DE TOLERÂNCIAS E AJUSTES

A união roda/eixo é forçada a frio o que dispensa o indesejável rasgo de chaveta

Prensa para montagem e desmontagem da roda no eixo em cavaleiro. cap. 400t

SISTEMA DE TOLERÂNCIAS E AJUSTES

Por que é mais fácil usinar um eixo do que um furo?

Torneamento de eixo _Furação

Torno mecânico

Furo base (“furo padrão”)

• A linha zero constitui o limite inferior da tolerância do furo

• Os furos H são os elementos básicos deste sistema

40

DIAGRAMA DE FASE FERRO - CARBONETO DE FERRO (Fe-Fe₃C) TRANSFORMAÇÕES ALOTRÓPICAS

Parada “A” (do francês arrêt)

(2,14) FONTE: CALLIESTER CCC CFC 1147ºC A_c1 A_r1 A 3 Acm 0,76 (0,022) CCC CFC CCC

Quantas direções compactas? Quantos planos compactos?

Entre as linhas A₁ e A₃ para os aços hipoeutetóide e entre as linhas A₁ e A_cm para os aços hipereutetóide

Hipoeutetóide Hipereutetóide Eutetóide

42

Tratamentos Térmicos

Recozimento

Normalização _{e Revenido}Têmpera

Esferoidização ou Coalescimento  Total ou Pleno  Isotérmico  Alívio de tensões  Recristalização Reduz a Dureza e facilita a usinagem de aços alto carbono Aumenta a Resist. Mec. e Dureza Reduz o T.G. e Homogeneidade

Curvas TTT (Transformação-Tempo-Temperatura)

Bainita

Perlita

Martenita

AVALIAÇÃO: QUAIS OS TRATAMENTOS TÉRMICOS NÃO

TÊMPERA → TRANSFORMAÇÃO MARTENSITA

Aquecimento em forno poço Resfriamento em óleo

T E M P E R A T U R A º C AUSTENITA CFC FERRITA CCC MARTENSITA TCC LOG. TEMPO (s)

MARTÊMPERA

Usado principalmente para diminuir a distorção e empenamento produzidos durante o resfriamento rápido das peças de aço;

Forma martensita uniforme em toda seção da peça; Evita a formação excessiva de tensões residuais;

TÊMPERA + REVENIMENTO (DISTORÇÃO)

MARTÊMPERA + REVENIMENTO (SEM DISTORÇÃO)

AUSTÊMPERA

Bainita é um constituinte metalográfico formado por Ferrita e Carbonetos.

Aplicações: Aços Cr e/ ou Mo que apresentam fragilidade de Revenimento, molas, fechos de cintos de segurança, componentes de fechadura e

outros.

Micrográfia:

A Bainita apresenta-se na forma de agulhas, semelhantes às de Martensita.

TRATAMENTOS TÉRMICOS

AÇO EUTETÓIDE → %C = 0,76

FASES PROEUTETÓIDES: FERRITA E CEMENTITA

Resfriamento rápido AUSTENITA Resfriamento lento Resfriamento moderado MARTENSITA MARTENSITA REVENITA Reaquecimento

Aço Eutetóide: PERLITA

Aço Hipoeutóide: PERLITA + FERRITA

Aço Hipereutetóide: PERLITA + CEMENTITA

BAINITA R es is tê n ci a M ec ân ic a Martensita revenida Martensita Bainita Perlita fina Perlita groseira Esferoidita D u ct il id ad e

48

a- Como se determina a Resistência?

b- Como se determina a Rigidez?

c- Como se determina a Ductilidade?

Resp. a) LE = Q/So e LR = Qmáx./So.

b) E =

/

;

onde:



= Q/So e



= l/lo. c) Alongamento, A(%) = (lf – lo) 100/lo. LE

LR

A

MECANISMOS DE ENDURECIMENTO

(VARIÁVEIS METALÚRGICAS)

1- Endurecimento por Solução Sólida

(Sólid-Solition Hardening)

2- Endurecimento por Deformação Plástica a Frio

(Strain Hardening)

3- Endurecimento por refino de grão

(Grain Refining)

Eq. Hall e Petch:_e = ₀ + k_y.d-1/2

4 – Endurecimento por reação Martensítica

(MARTENSITE REACTIONS)

5- Endurecimento devido a partículas finas ou

Envelhecimento (Precipitation Hardening)

AVALIAÇÃO CHÃO DE FÁBRICA

Quais os processos de fabricação utilizados na ?

Bobina de Chapa Fundida

FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO LAMINAÇÃO DE ALUMÍNIO EXTRUSÃO DE ALUMÍNIO Esquadrias de

Alumínio Portão Búzios

Embalagem Tetra Pak

Folhas até 6.3 µm

Casting

AVALIAÇÃO CHÃO DE FÁBRICA

Quais os processos de fabricação utilizados na

?

_{SEMI-INTEGRADA}USINA Aciaria Forno Elétrico Lingotes Sucata Gusa

Vergalhões Pregos Treliça Telas Corte e Dobra Laminação Fio Máquina

PROCESSOS E PRODUTOS DA SIDERÚRGICA GUERDAU

Arame Farpado Trefila

Quais os processos de fabricação utilizados na

?

AVALIAÇÃO CHÃO DE FÁBRICA

Unidade Jaboatão dos Guararapes

A Máquinas Piratininga fabrica

equipamentos de bens de capital sob encomenda de bens de capital sob encomenda com tecnologia própria ou conforme o projeto do cliente, atuando em diversos setores.

BENS DE CAPITAL PRODUZIDOS NA MÁQUINAS PIRATININGA

Forno rotativo para calcário

Reator de recuperação de fluoreto

Secador/Resfriador

Calandra

MÁQUINA PIRATININGA: CALDEIRARIA

Corte CNC

Corte Plasma _{Serra Automática Serra}

Quais os processos de fabricação utilizados na

?

AVALIAÇÃO CHÃO DE FÁBRICA

MUSASHE - Apresentação da empresa

Principais clientes:

Localização : Igarassu - PE

Funcionários : 1200 diretos

PROCESSO DE USINAGEM NA MUSASHE

Usinagem Torneamento

À esquerda:

Fases de forjamento de uma

engrenagem cônica de dentes retos (da esq. para dir.):

• _Billet

• _Yobi

• _{Peça com dentes formados}

• _{Peça com furo estampado a}

quente

À direita: Foto do fojamento de engrenagens cônicas de dentes retos.

(Na foto, um billet prestes a virar yobi e uma peça pronta para ter o furo estampado a quente)

Serão investidos R$ 129,7 milhões e o quadro de funcionários, que hoje conta com 320

empregados, ganhará um reforço de mais 130

postos. Na planta de Suape são feitas 3,2 milhões de latas por dia.

A Rexam é a maior fabricante e comercializadora de latas e tampas "easy-open" de alumínio na América Latina.

A Rexam (antiga Latasa) vai dobrar produção em Suape

Fonte: Folha de PE - 26/03/05 Endereço: RODOVIA PE 60, KM 07, SUAPE, CABO DE SANTO AGOSTINHO/ PE CEP: 54.520-070 Telefone: (81) 2119-6500

1960 - Foi inventada a lata de

alumínio fácil de abrir (sistema “easy-open”).

1974 - Foi introduzida a tampa

“stay-on-tab”

Reciclagem de lata de alumínio bate novo recorde mundial e confirma vantagens da embalagem para redução dos impactos ambientais.

O Brasil reciclou 289,5 mil toneladas de latas de alumínio para bebidas em 2014

RECICLAGEM DE LATA DE ALUMÍNIO

• Uma latinha de alumínio pesa apenas 14,5 gramas. • 67 latinhas de alumínio correspondem a 1 kg.

• Cada 1.000 kg de alumínio reciclado significa 5 mil kg de minério bruto

(bauxita) poupados.

Fonte térmica: A chama, a arco elétrico ou plasma. Aplicações: Produção e Manutenção

ASPERSÃO TÉRMICA (METALIZAÇÃO)

Eutectic Castolin

Aspersão Térmica - um material metálico, cerâmico ou polímero, é

depositado em estado fundido ou semi-fundido sobre uma superfície preparada, formando um depósito.

A superfície da peça pode ser usinada ou retificada, dependendo do

tipo e dureza da liga depositada.

Aspersão Térmica a Chama Utilizando Arame

AÇOS ULTRA-RESISTÊNTES

AÇOS ULTRA-RESISTÊNTES

AÇOS MARAGING

PRODUTOS DA METALURGIA DO PÓ

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Sinterização FERRAMENTA DE CORTE EM METAL DURO (INSERTO REVERSÍVEL) REVESTIDO COM NITRETO DE TITÂNIO Compactação

FIAT CHRYSLER INAUGURA FÁBRICA EM PERNAMBUCO

Capacidade produtiva:

A fábrica Jeep ocupa uma área construída de 260 mil metros quadrados e tem capacidade para produzir 250 mil veículos por ano. A capacidade máxima é de 60 carros por hora. Segundo o grupo, o Renegade produzido em Goiana conta com mais de 70% de componentes nacionais: 40% vêm de fornecedores do entorno da fábrica. A fábrica em Goiana conta com 700 robôs, além de uma série de investimentos em tecnologia e também em ergonomia. Os carros, antes de estarem com as rodas, ficam suspensos em espécies de garras, nas quais eles podem girar e facilitar o trabalho dos funcionários. 9 mil empregos.

FCA - 28/04/2015

18 golpes por minuto Pintura sem o primer

A PALAVRA DE ORDEM: POWER TRAIN

Power train of a modern automobile, comprising engine (with exhaust system), transmission, drive shaft, suspension and the wheels.

ENGENHARIA AUTOMOTIVA MONTADORA FCA

CENTRO DE PESQUISA FCA

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CAM (Computer Aided Manufacturing)

“Só aprendemos quando aplicamos o conhecimento em

situações concretas”

OBSTÁCULO AO DESENVOLVIMENTO: CARGA TRIBUTÁRIA