RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I

EMC – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENGENHARIA DE MATERIAIS

RELATÓRIO DE ESTÁGIO

CURRICULAR I

HENRIQUE GONÇALVES DUCHINI

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CTC – CENTRO TECNOLÓGICO

EMC – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA ENGENHARIA DE MATERIAIS

Relatório de Estágio Curricular I

Aluno: Henrique Gonçalves Duchini Matrícula: 10200883

Orientadora: Keila Piacentini

05/09/2011 – 16/12/2011

“Concordamos com o conteúdo deste relatório”

_____________________________ Keila Piacentini

RUA DONA FRANCISCA, 8300 – ZONA INDUSTRIAL NORTE

JOINVILLE - SC – 89219-600

FONE: +55 (47) 3451-4033

FAX: +55 (47) 3451-4059

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WWW.WETZEL.COM.BR

AGRADECIMENTOS

Primeiramente à empresa Wetzel S.A. - Divisão Eletrotécnica por possibilitar a realização deste estágio e permitir um amplo aprendizado dentro da empresa através da transmissão de conhecimento por parte de seus funcionários e pela liberdade concedida dentro do âmbito da empresa; À orientadora, Engª Keila Piacentini, por toda a confiança e conhecimento compartilhado no dia a dia; Aos colegas de trabalho Eduardo Vieira e Rafael Kinas Dippe, pelo apoio e paciência sempre que solicitados , conhecimento transmitido e grande confiança nos trabalhos realizados, incluindo-me, sempre que possível, nas suas atividades; A todos os outros colegas de trabalho, por todo o apoio prestado e por contribuírem com um ambiente de trabalho bastante proveitoso; Ao Jeferson Duarte e José Aparecido dos Santos, do setor de Apoio à Qualidade, por me acompanharem em importantes atividades; Aos funcionários da fábrica, em especial aos do setor de Fundição sob Gravidade, pelas informações e conhecimentos passados, mostrando-se sempre dispostos a contribuir com meu crescimento intelectual e profissional; À Giselle Isabel Rezende e Eduardo Augusto Muenz, por me concederem liberdade dentro do laboratório da empresa Wetzel S.A. - Divisão Alumínio para realização de atividades; Aos professores Dr. Ing. Paulo Antônio Pereira Wendhause e Eng. Mateus Amorim,

junto com todos os outros que fazem parte da coordenadoria de estágios e que unem esforços para manter o modelo de estágios do curso de Engenharia de Materiais; Aos colegas de curso, em especial André Trajano da Silveira e Natália Wendt Dreveck, pelo apoio e companheirismo demonstrados no decorrer de todo este período de estágio; E enfim, a meus pais e meu irmão, por todo o apoio e carinho dedicados.

1. INTRODUÇÃO ... 1 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 2 2.1 ALUMÍNIO ... 2 2.1.1 APLICAÇÕES ... 2 2.2 LIGAS DE ALUMÍNIO ... 3 2.3 ELEMENTOS DE LIGA ... 4

2.4 LIGAS DE ALUMÍNIO PARA FUNDIÇÃO ... 6

2.5 LIGA ALUMÍNIO SILÍCIO ... 7

2.6 MÉTODOS DE FUNDIÇÃO ... 9

2.6.1 FUNDIÇÃO POR BAIXA PRESSÃO ... 9

2.6.2 FUNDIÇÃO SOB GRAVIDADE ... 11

2.6.3 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO ... 12

2.6.4 TIXOFUNDIÇÃO ... 14 2.7 TRATAMENTOS DA LIGA ... 14 2.7.1 MODIFICAÇÃO ... 15 2.7.2 GASEIFICAÇÃO ... 15 2.7.3 ESCORIFICAÇÃO ... 16 2.8 DEFEITOS DE FUNDIÇÃO ... 16 2.8.1 POROSIDADE GASOSA ... 17 2.8.2 SOLDA FRIA ... 18 2.8.3 RECHUPE ... 19 2.8.4 TRINCAS À QUENTE ... 20 3 CONTROLE DA LIGA 50 ... 20 3.1 DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE ... 20 3.2 ADIÇÃO DE SILÍCIO ... 23 3.3 ADIÇÃO DE MODIFICADOR ... 26 3.4 SOLUÇÕES ... 27 3.5 CONCLUSÕES ... 28 4 VERIFICAÇÃO DE REFUGO ... 29 4.1 DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE ... 29 4.2 APONTAMENTO DE REFUGO ... 29

4.3 ESTUDO DE REDUÇÃO DO REFUGO ... 30

4.4 SOLUÇÕES ... 31

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 32

6 BIBLIOGRAFIA ... 34

7 ANEXOS ... 35

4.1 ANEXO A – HISTÓRICO DA EMPRESA ... 35

1.

INTRODUÇÃO

Atualmente a realização de um estágio é uma das formas mais eficazes de se consolidar conhecimentos adquiridos em sala de aula. O dia a dia de trabalho acompanhado em uma empresa engrandece o aluno em relação a conhecimentos práticos, os quais, junto com a teoria aprendida, são indispensáveis para a formação de um bom profissional. Visto que certas situações da rotina de uma fábrica são irreprodutíveis, a maneira mais eficaz de tornar-se habituado a estas é, sem dúvida, vivenciá-las.

A empresa Wetzel S.A. – Divisão Eletrotécnica é uma fundição de alumínio que trabalha com desenvolvimento de produtos, desde o projeto, até a sua venda para o consumidor final. Tem como foco produtos para instalações elétricas e iluminação. É a única das três divisões da Wetzel S.A. que vende diretamente a marca da empresa, ocupando assim uma importante posição dentro do Grupo.

Dentro da empresa, o estágio foi realizado junto ao setor de Engenharia de Produto, porém todas as outras áreas da empresa também foram acompanhadas, algumas durante todo o período do estágio, compreendido de 05/09/2011 até 16/12/2011 e outras apenas por alguns dias.

No decorrer deste tempo foram realizadas algumas atividades isoladas, entre elas ensaios de rotina como análises químicas, metalográficas e de corrosão e outras que fugiram um pouco do usual, como testes de resistência de caixas, ensaios em caixas de passagem, também chamadas de conduletes, e um ensaio de resistência em caixas plásticas. Neste relatório serão resumidas duas atividades, uma de controle da liga utilizada dentro da empresa, no setor de Fundição sob Gravidade e outra em relação ao refugo observado em fábrica que teve como objetivo observar o apontamento feito pelos funcionários e possivelmente identificar e tentar reduzir alguns números que se mostraram muito elevados.

Estes trabalhos acabaram envolvendo outros pontos que devem ser considerados, entre eles um estudo sobre a adição de insumos à liga e seu comportamento com o passar do tempo.

2.

FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 ALUMÍNIO

É o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre, ficando atrás do oxigênio e do silício, portanto, o primeiro entre os metais. Considerando a quantidade e a produção relativamente fácil, é o segundo metal mais utilizado na indústria metalúrgica, perdendo apenas para o aço. O Brasil possui a terceira maior reserva de bauxita, minério de onde é retirado o alumínio e é o sexto maior produtor deste metal. O grande interesse acerca do alumínio e suas ligas se deve a algumas características bastante interessantes, as quais qualificam este metal para aplicações bastante variadas.

Dentre essas propriedades, são de maior relevância sua alta resistência a corrosão, devida a produção de uma fina camada de oxido sobre a peça, resultando em passivação e proteção contra maiores oxidações. Densidade de cerca de um terço do ferro, o que permite que, quando combinado em liga, o alumínio consiga aliar baixo peso com boas resistências mecânicas. Elevada ductibilidade e alta condutibilidade térmica e elétrica aumentam ainda mais o amplo campo de aplicações deste metal. (2)

O alto custo energético para a produção deste metal, aliado com o bom valor de mercado de sua sucata e alta reciclabilidade, fazem com que, atualmente, o alumínio seja o material mais amplamente reciclado no Brasil. De acordo com uma pesquisa do IBGE, em 2008 a proporção de alumínio reciclado atinge valores superiores a 90%.

2.1.1 APLICAÇÕES

Devido a possibilidade de produção de diversas ligas, o alumínio abrange uma incrível variedade de aplicações, desde usos bastante simples, em peças laminadas para esquadrias por exemplo, até a utilização em tarefas de elevada responsabilidade como em componentes de aeronaves.

Através do uso de diferentes elementos de liga, entre eles, com grande importâcia, o silício, o cobre e o zinco, é possível alterar significativamente as

propriedades mecânicas e químicas do alumínio puro. Podemos citar alguns exemplos, é possível aumentar sua resistência mecânica utilizando-o em liga com silício ou níquel, pode-se melhorar sua usinabilidade com a adição de cobre e magnésio ou melhorar sua resistência a oxidação com uma liga de zinco. Além das possibilidades citadas, existem outras diversas ligas que podem despertar interesse da indústria.

2.2 LIGAS DE ALUMÍNIO

Quando fundido, o alumínio possibilita a dissolução de outros metais ou metalóides. Ao ser resfriado e se solidificar, alguns desses elementos podem ser mantidos em solução sólida na matriz. A adição de elementos de liga ao alumínio fundido distorce a matriz e tem como principal objetivo o aumento da resistência mecânica, porém nada impede que se introduza outros benefícios à liga. A influência que cada produto adicionado tem na liga final é diretamente relacionada com a quantidade presente de cada um deles e a maneira como estes elementos reagem entre si. Isso exige um conhecimento sobre o assunto, tendo em vista que quantidades controladas de cada liga são necessárias para atingir um resultado otimizado.

É visto que com a variedade de ligas existentes atualmente e a enorme gama de resultados obtidos, pode-se, conhecendo suas influências e limitações, atingir as propriedades e características desejadas para uma infinidade de projetos.

Atualmente existem duas divisões para as ligas deste metal as chamadas 'ligas trabalháveis' e as 'ligas para fundição'. Existe outro termo para ambas as divisões, sendo este 'ligas tratáveis' e 'ligas não tratáveis' sendo elas definidas como ligas que podem, ou não, ser endurecidas por tratamentos térmicos.

Ligas Dúcteis são desenvolvidas visando a produção de produtos pelo método de conformação mecânica como por exemplo a trefilação e a laminação, uma vez que suportam grandes deformações plásticas. Sendo assim, são largamente utilizadas na produção de chapas, arames, tarugos e perfis.

A nomenclatura das ligas citadas é regida por uma norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas e abrange alguns fatores relacionados ao alumínio ou

liga. São eles: pureza, elemento de liga principal e forma como é oferecida (lingote, líquido, tarugo etc.). (1)

2.3 ELEMENTOS DE LIGA

Como citado, diversas propriedades podem ser conseguidas com ligas de alumínio, devendo-se conhecer a influência de cada elemento sobre o resultado final da liga feita. Sendo assim, com o elemento certo, na quantidade certa, desenvolve-se a liga ideal para cada diferente aplicação. Alguns dos principais materiais utilizados com o alumínio e suas influências sobre as características do material final serão exemplificados aqui, sendo classificados como elementos de liga primários ou secundários de acordo com a concentração de cada um dos outros elementos presentes na liga final.

Silício: Determina o tipo de solidificação do metal líquido, fazendo com que, em teores acima de 11%, o processo normalmente pastoso, passe a acontecer por casca, reduzindo a retração térmica. Aumenta a fluidez, diminuindo problemas com o preenchimento da matriz e porosidade. Melhora a soldabilidade das peças. Porém, em excesso prejudica a usinagem. Quando em valores acima de 12,7% a liga se torna hipereutética e, o silício em excesso cria áreas de elevada dureza na matriz, diminuindo a vida útil das ferramentas de usinagem. (7)

Magnésio: Aumenta a resistência a oxidação, possibilita a utilização de tratamento térmico para melhora das propriedades mecânicas e assim como o silício, garante boa soldabilidade ao material. A desvantagem do magnésio é o aumento da oxidação da liga quando esta se encontra no estado líquido, formando excesso de borra.

Cobre: Junto com o silício, é um dos elementos cruciais nas ligas de alumínio. Facilmente solubilizado no metal líquido, facilita a usinagem das peças, confere elevada resistência mecânica e reduz significativamente a microporosidade. (8) Por outro lado, a presença de cobre diminui a resistência a quente e a resistência a

corrosão, existindo ligas livres de cobre desenvolvidas especialmente para ambientes corrosivos, denominadas “Copper Free”

Manganês: Garante uma melhor resistência a quente e é também utilizado como corretor, combinando-se com o ferro e mudando sua forma de solidificação, de acicular para dendrítica. Isso diminui as tensões internas do material depois de solidificado. O manganês também aumenta o índice de segregação da liga, diminuindo a ductibilidade e a escoabilidade do metal.

Zinco: Encontrado sempre associado ao Mg, o zinco garante elevada resistência mecânica e maior ductilidade. Por outro lado, diminui a resistência a corrosão salina, aumenta a contração na solidificação e causa fragilidade a quente.

Ferro: A presença de ferro na liga diminui a ductilidade e algumas propriedades mecânicas como e resistência ao impacto e a fadiga. Quando na forma acicular também aumenta o índice de porosidade. Em conjunto com Mn e Cr, prejudica também a usinabilidade devido a formação de compostos intermetálicos mais duros do que o alumínio e prejudiciais para as ferramentas de usinagem. (4)

No processo de fundição por gravidade o ferro é uma impureza e sua concentração deve ser mantida o mais baixa possível uma vez que nenhum dos seus efeitos é benéfico para a produção. Já no setor de fundição sob pressão, apesar de fragilizante, a presença deste elemento é necessária, o ferro ajuda na remoção da peça da cavidade, diminuindo a aderência desta à ferramenta. Isto aumenta a vida útil do molde.

Os teores de Fe, Mn e Cr merecem atenção especial. Estes elementos formam compostos intermetálicos, também conhecidos como sludge, estas fases, por serem mais densas que o alumínio, depositam-se no fundo dos fornos. A dureza elevada desses compostos também prejudica os processos seguintes da produção como acabamento e usinagem.

O índice de segregação, calculado pelo teor de sludge pode ser feito da seguinte maneira (8):

IS = Fe + 2*Mn + 3*Cr Equação 1: Definição do Índice de Segregação

Onde:

IS é o índice de segregação;

 Fe, Mn e Cr são os teores de ferro, manganês e cromo respectivamente, todos em porcentagem.

2.4 LIGAS DE ALUMÍNIO PARA FUNDIÇÃO

A fundição, um dos mais antigos processos para a obtenção de peças de metal hoje em dia com a tecnologia existente, é altamente indicada para a produção de peças em larga escala mantendo-se a qualidade. Atualmente o mercado conta com diversas ligas ideais para os processos de fundição, sendo que esta deve ser escolhida de acordo com as propriedades finais visadas para as peças a serem produzidas. As principais ligas de alumínio para fundição são:

– Ligas alumínio-magnésio

São indicadas para peças que posteriormente passarão por tratamento térmico pois adquirem excelentes propriedades. Estas ligas possuem ductilidade, resistência mecânica e à corrosão elevadas e são de fácil usinagem, porém são as ligas que mais apresentam problemas na fundição. São utilizadas principalmente em locais agressivos, como em contato com água salina. (1)

– Ligas alumínio-cobre

Por normalmente conterem magnésio como elemento secundário, são ligas tratáveis e de boa usinabilidade. A resistência à oxidação é baixa, o que torna peças produzidas com estas ligas sujeitas a corrosão externa e intergranular. Tem como uma das principais aplicações a produção de componentes, principalmente estruturais, de automóveis. (2)

– Ligas alumínio-silício

Costumam ser ligas não tratáveis termicamente, porém são as mais utilizadas nos processos de fundição. Isto se deve ao fato de que o silício abaixa o ponto de fusão do alumínio sem fragilizá-lo e confere excelente fluidez ao material quando próxima da composição eutética. Porém a usinabilidade é prejudicada, e quando

hipereutético apresenta fases de silício primário, altamente prejudicial para as ferramentes. São utilizadas na fabricação de componentes automotivos, em cilindros e bombas por exemplo. Quando necessário pode se adicionar um pouco de magnésio para tornar a liga suscetível a tratamento térmico (8)

Uma vez que a atividade principal foi realizada em cima de uma liga alumínio-silício, esta será aprofundada a seguir.

2.5 LIGA ALUMÍNIO SILÍCIO

Atualmente estas ligas representam cerca de 95% das peças produzidas por fundição (4) devido a combinação de propriedades que podem ser atingidas. Entre elas, as mais importantes: fluidez e baixo coeficiente de expansão que minimiza o aparecimento de trincas durante a solidificação da peça. Em se tratando de microestrutura, esta é formada de uma fase primária podendo ser de alumínio ou silício puro e, uma fase composta por estes elementos em conjunto.

Quando adicionada a quantidade do eutético de silício ao alumínio, a microestrutura deixa de possuir duas fases, passando a ser composta totalmente pela fase eutética. Ligas com teor de silício entre 11% e 13% são consideradas eutéticas, porém a concentração exata em que todo o alumínio fica combinado com silício é de 12,7%. Sendo assim, as ligas com porcentagem menor são chamadas hipoeutéticas e as com porcentagem maior hipereutéticas.

- Hipoeutéticas

São as ligas mais utilizadas na fundição sob pressão. A solidificação destas ligas acontece em um intervalo bastante extenso, 590 - 520 ºC e ocorre de forma pastosa, devido à formação de dendritas de alumínio puro ao invés de agulhas de alumínio-silício. (3)

O grande intervalo de solidificação permite que a liga se „acomode‟ melhor enquanto volta a forma sólida, garantindo uma melhor compactação da peça. A solidificação pastosa é altamente benéfica para o processo de fundição sob pressão, uma vez que a pressão exercida sobre o metal líquido é transmitida mais uniformemente e por mais tempo do que se o processo ocorresse por casca. Isto

reduz a tendência a formação de rechupes. As principais características destas ligas são:

Boa fluidez;

Baixa tendência a formação de trincas a quente; Extenso intervalo de solidificação.

- Eutéticas

Como já citado, são as ligas com composição entre 11% e 13% de silício em peso. Possuem um intervalo de solidificação bem mais estreito, de 585 – 575 ºC e esta ocorre sem passar por um estágio pastoso, sendo uma transformação diratamente de líquido para sólido, ou também chamada de solidificação por casca. (3)

Os teores mais elevados de silício aumentam ainda mais a fluidez do metal líquido, porém estas ligas são mais utilizadas em fundição sob gravidade. A solidificação por casca prejudica a transmissão de pressão pelo material na injeção da fundição sob pressão, aumentando a probabilidade de ocorrência de rechupes. Como estes defeitos são mais acentuados em regiões com grande concentração de material, esta composição de liga é indicada para peças que não possuam muitas variações de espessura ou massas isoladas e que não dependam de sanidade interna. As principais características das ligas eutéticas são:

 Excelente fluidez;

 Resistência à formação de trincas a quente;  Intervalo de solidificação estreito;

 Minimiza os defeitos superficiais, levando-os para o interior da peça.

- Hipereutéticas

São ligas utilizadas quase que somente na fundição sob gravidade. Ao invés de alumínio primário, estas ligas apresentam silício primário em sua microestrutura, na forma de plaquetas. Esta fase de silício possui elevada dureza e confere às peças uma alta resistência ao desgaste, porém piora drasticamente a usinabilidade destas, diminuindo a vida útil das ferramentas de usinagem. (6)

A fase de silício primário se forma devido ao teor excessivamente alto de silício que ultrapassa o limite de solubilidade deste, no alumínio. Devido à excelente resistência ao desgaste que esta liga possui, este material é largamente utilizado na produção de pistões. As principais características das ligas eutéticas são:

Elevada dureza;

Excelente resistência a abrasão; Baixa usinabilidade.

Figura 1: Metalografia de uma liga Hipoeutética (dir.) e de uma liga Hipereutética (esq.) Aumento de 100x.

2.6 MÉTODOS DE FUNDIÇÃO

Devido à grande variedade de ligas alumínio-silício, e estas variarem em uma faixa bastante extensa de composições, é possível utilizar-se diversos métodos de fundição para produção de peças com estas ligas.

2.6.1 FUNDIÇÃO POR BAIXA PRESSÃO

É um processo que consiste em encher o molde através da aplicação de níveis de pressão abaixo de 1 atm, podendo chegar a níveis próximos de 0,2 atm. O metal líquido, normalmente em um forno localizado em baixo da cavidade, a alimenta através de um tubo que dosa a quantidade de material de acordo com a peça a ser produzida. A pressão dentro do molde é então reduzida e o alumínio líquido é „sugado‟ preenchendo gradativamente a matriz. (3)

As peças produzidas deste jeito costumam apresentar boas propriedades mecânicas, isso torna a fundição por baixa pressão viável para a produção de produtos automotivos, como carcaças e aros.

O fato de o metal líquido ser puxado para dentro da cavidade, diretamente do forno, traz alguns benefícios: Reduz a influência do operador sobre o resultado obtido nas peças; Diminui a tendência a formação de poros e rechupes; Reduz a necessidade da adição de massalotes, podendo eliminá-los por completo da peça, agilizando os processos seguintes de acabamento e fazendo com que menos material seja retrabalhado.

Figura 2: Esquema do processo de fundição por baixa pressão (Imagem adaptada de: www.lmctechnology.com)

A forma como o alumínio preenche o molde é semelhante ao do processo de fundição sob gravidade, exceto que ocorre em sentido inverso. Portanto, as ligas utilizadas nestes dois métodos são parecidas e devem possuir fluidez elevada. Outra semelhança entre os dois processos está nas matrizes utilizadas, sendo estas normalmente metálicas e necessitando uma camada de pintura com tinta refratária

para reduzir a aderência do material à cavidade uma vez que quando com teores menores do que 1,3% de Fe, a liga reage com o ferro do molde. (3)

As vantagens deste modo de fundição:

 Transferência controlada do material, reduzindo agitação do mesmo;  Redução de retrabalho e processos de acabamento;

 Bom rendimento de produção;  Bom rendimento metalúrgico.

E como desvantagens podemos citar:  Custo elevado do ferramental;

 Limitado a espessuras de parede maiores;

 Acabamento superficial inferior quando comparado com a fundição sob pressão.

2.6.2 FUNDIÇÃO SOB GRAVIDADE

É um dos dois processos utilizados na empresa Wetzel S.A. – Divisão Eletrotécnica é considerado um dos mais simples existentes. Diferentemente dos outros métodos de fundição, o preenchimento da cavidade acontece por força única da gravidade. O metal líquido é despejado em uma abertura chamada de bacia. A etapa seguinte pode acontecer de dois modos: Estático - o qual é utilizado na Wetzel S.A., onde o material é vazado diretamente no canal de alimentação do molde; Basculante - onde o alumínio é colocado na bacia e, através da rotação da matriz, vaza para dentro do molde. Este segundo método, apesar de utilizar equipamentos mais caros, aumenta a qualidade do produto, diminuindo a influência do operador sobre os resultados obtidos nas peças e direciona a solidificação.

Os moldes, também chamados de coquilhas, costumam ser metálicos e devem ser pintados com tinta refratária para diminuir a aderência do alumínio líquido a cavidade da ferramenta, e se necessário proporcionar solidificação preferencial reduzindo rechupes e porosidade excessiva.

O processo de fundição por gravidade permite a utilização de machos de areia, porém estes são opcionais e dependem da peça a ser produzida. Peças que precisam de boas propriedades mecânicas, como bombas e carcaças, são produzidas desta forma.

Figura 3: Esquema representativo da fundição por gravidade estática (Imagem do programa Flow 3D)

Como todos os outros métodos de fundição, a por gravidade possui vantagens e desvantagens quanto a seu uso. Como pontos positivos podemos citar alguns (2):

 Ferramental relativamente barato, quando comparado com outros processos de fundição;

Produção de peças maiores e robustas; Possibilidade do uso de machos de areia.

E como pontos negativos:

Produção mais lenta do que pelos outros processos; Limitado a espessuras de parede não tão pequenas; Maior influência do operador sobre o produto final; Maior quantidade de material para retrabalho.

2.6.3 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

É o processo de fundição mais utilizado para produção de peças em alumínio e o mais utilizado dentro da Wetzel S.A. – Divisão Eletrotécnica. Baseia-se na aplicação de pressão no metal líquido por meio de um pistão, para preenchimento rápido da cavidade. Existem dois modelos diferentes de máquinas injetoras, de câmara fria e de câmara quente.

Câmara fria: É necessário um forno de espera ao lado da injetora, através de um operador ou de um sistema automatizado, o material é retirado do forno e despejado em uma abertura no cilindro de injeção, que fica na horizontal conectado ao molde, a abertura serve de „dosador‟ para que a quantidade de alumínio seja compatível com o tamanho da peça.

Câmara quente: O pistão do sistema de injeção fica conectado diretamente ao forno, na vertical e, força o alumínio líquido do forno diretamente para o interior do molde, sem necessidade de se retirar o material do forno com uma concha.

Figura 4: Esquema de uma injetora de câmara fria (esq.) e outra de câmara quente (dir.)(3)

Apesar de ser o mais utilizado, o processo de fundição sob pressão não é ideal para produção de todos os tipos de peça, apesar de, no geral, ser muito viável.

Vantagens:

Pode produzir peças com paredes de até 1 mm;

Alta velocidade de produção devido ao resfriamento rápido do metal; Ótimo acabamento superficial;

Boa precisão dimensional.

Porém, velocidades de preenchimento de até 60 m/s acarretam alguns pontos negativos:

Desgaste acelerado do molde;

Tendência a aderência das peças ao molde, obrigando o uso de teores elevados de ferro;

Preenchimento turbulento, permitindo formação de filmes de óxido e porosidades na peça.

2.6.4 TIXOFUNDIÇÃO

É também conhecida por fundição de ligas semi-sólidas, uma vez que trabalha com o alumínio em um estado pastoso, composto de 60% fase sólida e 40% líquida. É um processo bastante novo, comparado com os outros tipos de fundição para o alumínio, apesar de que em países desenvolvidos já é bastante utilizado a quase 30 anos.

A liga em forma de „pasta‟ utilizada no processo é de fácil manuseio quando em repouso e quando aplicada uma pressão a ela, atinge caraterísticas do material líquido, inclusive a fluidez, facilitando o processo. A tixofundição utiliza conceitos próximos ao da fundição sob pressão uma vez que a liga também é injetada para dentro do molde. No processo de preenchimento da cavidade, ao aplicar-se pressão sobre o metal líquido, este se comporta semelhante a um líquido porém a viscosidade da liga semi-sólida diminui a penetração de gases e consequentemente o número de peças defeituosas.

A fluidez alcançada pela liga é facilitada pela forma esferoidal das partículas, as quais são dendríticas nas outras fundições. Além de beneficiar a fluidez, isto diminui drásticamente o atrito do alumínio com a matriz, reduzindo o desgaste da mesma e aumentando sua vida útil juntamente com a produtividade da ferramenta.

Vantagens da Tixofundição Redução no custo de fundição; Redução na porosidade das peças; Menor desgaste da ferramenta;

Redução no peso das peças, possivelmente de mais de 30%. Desvantagens:

Elevado custo do ferramental;

Escassez de matéria prima no mercado brasileiro; Falta de conhecimento especializado no assunto.

2.7 TRATAMENTOS DA LIGA

O metal, quando em estado líquido, fica sujeito a diversas reações adversas para os processos de fundição deste, principalmente por que quanto maior a

temperatura de um material, maior sua reatividade com outros elementos. Para reduzir e possivelmente evitar estes problemas, é necessário que se façam alterações ou correções do alumínio líquido diretamente na panela do mesmo. São feitos três tipos principais de tratamento: Modificação, desgaseificação e escorificação.

2.7.1 MODIFICAÇÃO

Trata-se da adição de um elemento modificador, podendo ser utilizado titânio, estrôncio, boro, ou no caso da Wetzel Eletrotécnica, o sódio. O elemento em forma de pó é colocado no alumínio líquido e misturado para que todo o material sofra a modificação. A quantidade de modificador adicionada leva em consideração a geometria da peça a ser produzida assim como as propriedades mecânicas desejadas.

O objetivo deste tratamento da liga é principalmente refinar a microestrutura do alumínio. Isto acontece devido a criação de um elevado número de núcleos de solidificação, deste modo várias dendritas 'crescendo' ao mesmo tempo acabam se encontrando e estabilizando-se em tamanhos menores, mais refinados. A formação de rechupes na peça é dificultada, porém o aparecimento de microporosidades é mais frequente. (2)

A modificação altera também a consistência do metal líquido, deixando-o mais pastoso. A criação de novos núcleos de solidificação auxilia na homogeneização da microestrutura, fazendo com que o eutético fique melhor distribuído.

2.7.2 GASEIFICAÇÃO

O tratamento de gaseificação, também feito nos fornos da fundição sob gravidade, pode ajudar a remover impurezas mas tem como principal objetivo aumentar o teor de gás do metal. É feito utilizando-se pastilhas que liberam gases, no caso da Wetzel S.A., são utilizadas „pastilhas gaseificantes de hidrogênio‟. (6)

As pastilhas de gaseificante são colocadas no fundo do cadinho com o alumínio líquido e são mantidas lá com o uso de um mergulhador, uma espécie de concha furada de aço. O gaseificante libera aos poucos bolhas de gás que se

difundem no material e tendem a expandi-lo reduzindo o aparecimento de rechupes e induzindo a formação de poros gasosos. O hidrogênio também se combina com os outros gases presentes no metal fundido levando-os para a superfície. Isto acontece com outras impurezas presentes no alumínio

Na Wetzel S.A. - Divisão Eletrotécnica, este processo não é realizado com todas as ligas, apenas com a liga utilizada para peças resistentes à corrosão, ou Liga 54. Como os componentes produzidos pela fábrica não são altamente dependentes de propriedades mecânicas elevadas, este tipo de tratamento de liga não é obrigatóriamente necessário.

2.7.3 ESCORIFICAÇÃO

A adição de elementos escorificante é bastante interessante uma vez que diminui o desperdício de material puro quando feita a limpeza do metal líquido. Os sais escorificantes são espalhados sobre a panela, sem que seja feita agitação do material, porém a utilização de fluxo escorificante também pode ser utilizada, já que esta age nas concentrações de óxido imersas no metal. O objetivo principal de tal aditivo é reagir com óxidos e com a borra depositada sobre o alumínio.

O escorificante utiliza o oxigênio do óxido de alumínio como comburente em uma reação de queima. Consumindo o oxigênio, é possibilitada a liberação, de volta ao material do forno, do alumínio puro, antes combinado com impurezas formando a escória.

Além de se reduzir os gastos da produção relacionados com o desperdício de matéria prima, este processo aumenta a produtividade observando-se o fato de que quanto menos material é descartado do forno, menor será a necessidade de reabastecimento da panela.

2.8 DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

Durante a produção as peças estão sujeitas a uma diversidade de defeitos, no momento em que são vazadas na coquilha ou injetadas sob pressão, durante o acabamento da fundição, no processo de pintura, ou durante o processo de

usinagem. Os defeitos de fundição, na maioria das vezes visíveis a olho nú, podem gerar desde problemas que afetam apenas aspectos estéticos até defeitos que obrigam a peça a ser descartada.

2.8.1 POROSIDADE GASOSA

É o maior causador de refugos na produção, o número de peças rejeitadas por este motivo é ainda maior do que é observado na fundição. Isso se deve ao fato de uma grande parte de peças, aprovadas na fundição, poderem vir a ser descartadas na usinagem. Muitas vezes os poros não são visíveis na superfície, porém estão presentes no interior da peça. Ao serem usinadas, estes poros podem ser revelados, fazendo com que a peça seja rejeitada como defeito de usinagem, quando na verdade a real causa é a porosidade interna. Este problema acontece principalmente em peças que serão usinadas com rosca.

O alumínio, quando sólido, praticamente não permite a penetração de gases em sua matriz, porém, conforme a temperatura aumenta e o metal se funde, tais gases começam a ser absorvidos, principalmente o hidrogênio. Para se ter uma ideia, a cada 110 ºC a quantidade de hidrogênio que pode solubilizar-se no alumínio dobra. A presença de gases além de tudo causa pontos de oxidação do material, gerando regiões mais duras que prejudicam etapas seguintes da produção. (5)

Vários gases podem causar defeitos por poros, porém o mais importante é o hidrogênio, devido à grande presença deste no ambiente da fundição. O H2 pode entrar no alumínio através de

 Superaquecimento do banho  Umidade do ar

 Lingotes ou retornos úmidos  Insumos com umidade

 Machos, ferramentas e qualquer equipamento que entre em contato com o material sem ser previamente aquecido e seco.

Para reduzir os defeitos causados pela porosidade gasosa deve-se tomar alguns cuidados quanto ao manuseio do metal líquido. Algumas precauções que devem ser observadas para reduzir este problema:

 Evitar ao máximo agitar o material

 Manter o forno fechado sempre que possível

Não 'super aquecer' o material, uma vez que quanto maior a temperatura maior a solubilidade dos gases na matriz

 Pré aquecer tudo que entrará em contato com o material

 Adicionar massalotes ao molde de forma que os gases sejam „empurrados‟ para ele, causando porosidade lá.

 Promover saídas de ar em pontos estratégicos da cavidade

2.8.2 SOLDA FRIA

Também chamada de junta fria. acontece preferencialmente em peças com espessuras de parede pequenas, a Divisão Eletrotêcnica produz uma grande variedade de peças com paredes que vão de 1,5 a 6 mm portanto é comum observarmos peças com presença de solda fria.

Quando vazado ou injetado no canal do molde, o alumínio líquido tende a distribuir-se prenchendo toda a cavidade. Em muitos casos, existem vários caminhos por onde o material pode seguir e, muitas vezes, duas frentes de solidificação do

metal podem se encontrar. Se a temperatura das frentes estiver muito baixa ou a camada de óxido muito espessa, acontece de não ocorrer a junção total do material, resultando em uma espécie de fenda.

Figura 6: Exemplo de solda fria em peça de alumínio.

Esta visível descontinuidade na peça age semelhante a um entalhe concentrador de tensões e facilitador da propagação de trincas. Além disso, a solda fria compromete a resistência mecânica do componente.

Este tipo de defeito pode ocorrer por:

 Temperatura do metal ou da ferramenta muito baixa;  Tempo muito grande para preenchimento da cavidade;  Baixa fluidez do material.

2.8.3 RECHUPE

É também um tipo de porosidade, porém não causada pelo aprisionamento de gases no material, mas pela contração do metal durante a solidificação. Qualquer liga para fundição, não apenas de alumínio, está sujeita a rechupes e estes costumam acontecer em regiões de acúmulo de material. Quanto maior a quantidade de metal, mais expressiva é a contração.

Conforme o metal solidifica, é necessário que material líquido preencha o vazio causado pela contração. Se não houver de onde esse material vir, os vazios se formam. A adição de massalotes a peça são de fundamental importância para evitar os rechupes, pois são zonas que não fazem parte da peça e solidificam por

último, sendo assim, enquanto o alumínio contrai no interior da peça, metal líquido da região do massalote completa a falha criada.

2.8.4 TRINCAS À QUENTE

Como o nome indica, são trincas que surgem enquanto a peça se encontra quente, durante a solidificação ou momentos após esta. Durante o resfriamento da peça, o material, antes dilatado, começa a retrair-se. O molde da peça por sua vez mantém suas dimensões. Sendo assim, formam-se tensões no metal vazado que podem vir a gerar trincas. Esse problema é influenciado por (8):

Composição química da liga, sendo que quanto mais pura, maior a probabilidade do surgimento de trincas. Pode ser minimizado alterando-se a composição da liga utilizada e pela adição de elementos modificadores, alterando a microestrutura da liga.

Geometrias da peça, uma vez que estas podem aumentar as tensões na superfície do componente. Para reduzir este problema deve-se reduzir cantos vivos na peça através do uso de um raio maior nas curvas e usando-se resfriadores localizados para controlar a solidificação.

3

CONTROLE DA LIGA 50

3.1 DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE

Foi realizado um acompanhamento da liga utilizada na empresa, desde o momento em que chega, até o momento em que é vazada no molde para a produção de peças. Durante este processo foram feitas diversas avaliações do material e alguns estudo acerca do que foi visto.

Atualmente a Divisão Eletrotécnica utiliza duas ligas, as quais possuem as nomenclaturas internas de liga 50 e 54. A liga 54, também chamada de Copper Free é comprada na forma de lingotes, já a liga 50, chega tanto na forma de lingotes

como já na forma líquida. A composição química destas duas ligas citadas pode ser conferida na tabela abaixo.

Tabela 1: Composição química das ligas 50 e 54.

Norma Nomenclatura Interna

Composição (% em peso) – min - máx

Si Cu Fe Mg Mn Cr Ni Pb Sn Zn Ti Al Não possui Liga 50 8 0,7 0,6 - - - Res

to

13,5 4 1,2 0,55 0,6 1,1 0,6 0,35 0,25 3 0,2 EM AC-Al Si10Mg Liga 54 9,5 - - 0,3 - - - 0,08

10,5 0,03 0,4 0,4 0,45 0,15 0,05 0,05 0,05 0,1 0,12

A liga 50 líquida chega diretamente para um forno barril, de onde é posteriormente retirada e levada a dois fornos de fusão para que sejam preparadas, adicionando-se lingotes, retornos da produção e silício metálico de acordo com a necessidade. Os fornos de fusão tem como objetivo abastecer os dois setores de fundição, sendo que cada um abastece somente o seu respectivo setor.

A liga que vai para a fundição sob pressão é distribuída aos fornos de espera da forma como chega a empresa, já o material para o setor de fundição por gravidade precisa de algumas alterações. Como o teor de ferro deve ser reduzido, é feita uma diluição da liga com a adição de lingotes de liga 54 e como o silício precisa estar em concentrações mais altas, é adicionado silício metálico até que o mesmo atinja uma concentração próxima a do eutético (12,6%). Para a produção de peças de maior qualidade, tanto de resistências mecânicas como de resistência à corrosão, um forno de espera é preparado, derretendo-se apenas lingotes de liga 54. As peças produzidas com este material compõe a linha Copper Free da empresa, indicada para aplicação em ambientes agressivos.

Após o preparo do material líquido, este é distribuído aos fornos de espera dos dois setores de fundição. Na fundição sob pressão o material está pronto para ser utilizado na produção de peças. No setor de fundição sob gravidade, ainda nos fornos de espera, é feita a modificação da liga e gaseificação, quando aplicável. No decorrer da produção, caso alguma peça comece a sair com defeito, o próprio operador da coquilha corrige o material, conforme acredita ser necessário. Desta forma, visto que o defeito pode estar sendo causado por diversos motivos, não é ideal que se tente corrigir a liga antes de se identificar o fator causador do problema. Isto evita possível desperdício de elementos de liga e insumos, uma vez que a irregularidade pode estar na temperatura do material ou da ferramenta. Além de

evitar gastos desnecessários com compenentes de liga, evita-se também desperdício de tempo e mão de obra, uma vez que, enquanto a real causa dos refugos não for sanada, a produção fica estagnada.

O foco da atividade desenvolvida, foi realizar o controle da liga utilizada na produção, através da análise química deste material, avaliando o impacto que isto pode causar na produção das peças.

Durante todo o período de estágio, com exceção da primeira semana, foram feitas análises diárias do material que estava sendo utilizado na produção de peças na fundição sob gravidade, assim como análises nos fornos de fusão, no forno barril e nos lingotes de liga 50. O que se observou foi que os lotes da matéria prima que chegam do fornecedor possuem teores de silício variados. O fato da liga em questão apresentar um extenso intervalo de composição faz com que o acompanhamento desta seja bastante importante, uma vez que o principal elemento de liga, silício, pode variar de 8% à 13,5% em peso. Este intervalo abrange composições hipoeutéticas, eutéticas e hipereutéticas, cada uma com suas características próprias.

Quando é comprada a matéria prima, esta pode vir com os valores desde mínimos até os valores máximos de cada elemento, continuando a ser considerada correta, porém na adição de silício, por exemplo, essa variação não é levada em conta. Hoje em dia, a concentração de silício comum na liga comprada é de 8% à 9%. No forno de fusão para a FSG (fundição sob gravidade) é sempre adicionado 4% de silício metálico em peso, o que, somado ao teor da matéria prima citada, fica em torno dos 12,6% desejados. O grande problema acontece quando o alumínio comprado chega com teores já elevados, acima de 10% como foi observado alguns dias. A adição do silício eleva seu teor a valores bem maiores do que o desejado, resultando em material hipereutético, prejudicial para a usinagem. Os teores de Fe, Mn e Cr também devem ser controlados devido a formação de compostos intermetálicos, os sludges, O índice de segregação não deve ultrapassar 1,55%, porém foram observados dias em que este teor era maior do que 2%.

Apesar de, na maioria das vezes, os teores dos elementos da liga estarem dentro dos limites especificados, é interessante citar algumas das composições encontradas durante este estudo sobre a composição das ligas. Foram encontrados, algumas vezes, teores de silício menores que 10%, chegando a valores de 8,4%, uma liga hipoeutética sem a fluidez que o silício pode promover. Por outro lado,

diversas vezes foram analisadas ligas com teores acima de 13% de silício, algumas vezes chegando a concentração de 13,85%, caracterizando uma liga hipereutética com fases de silício primário, prejudicial para as ferramentas de usinagem.

Para evitar casos como os citados, recomenda-se a realização de uma análise composicional do material do forno, seguida de correções quando necessárias, logo no começo da produção ou possivelmente antes mesmo desta começar. Em alguns períodos de produção, no setor de fundição por gravidade, são vazadas peças com duas ligas diferentes. Na troca de turnos, os novos funcionários, na maioria das vezes, continuam utilizando aquele mesmo material. A prática da análise de liga elimina qualquer possível falha de comunicação que possa vir a acontecer, evitando que aconteçam casos pontuais, como o observado em um dia de acompanhamento, em que, uma peça que era para ser produzida com liga 50, foi vazada com 54.

3.2 ADIÇÃO DE SILÍCIO

Durante a atividade de controle da liga e o tempo de acompanhamento na fábrica, surgiram alguns outros pontos que atraíram atenção em relação aos cuidados com a preparação da liga. Além da quantidade de silício adicionada existe também o tempo necessário para a dissolução do mesmo no metal líquido, não esquecendo que, se não for dado tempo suficiente para a solubilização deste elemento, o mesmo ficará em forma de plaquetas de silício primário, causando os mesmo problemas na usinagem que uma liga hipereutética causa além de promover o desperdício de insumos.

Em alguns dias aleatórios, foi acompanhada a preparação da liga para a gravidade ao mesmo tempo em que foram retiradas amostras do material. Na primeira hora após a adição do silício e depois, regularmente, de meia em meia hora até a quarta hora. Não foram retiradas amostras logo após a adição do elemento de liga, pois, durante a preparação da liga, não se tem acesso ao material do forno.

As amostras foram lixadas e polidas para observação no microscópio ótico, afim de avaliar o tamanho das partículas de silício primário presentes em cada peça.

Figura 7: Microestrutura 1 hora (esq.) e 2 horas (dir.) após adição do silício. Aumento de 200x

Como pode ser visto na comparação da figura 7, as plaquetas de silício diminuem significativamente com o passar do tempo devido a sua solubilização no metal fundido e, além disso, se tornam muito mais escassas. Na moeda retirada uma hora após a adição, as concentrações de silício primário eram bastante numerosas, diminuindo visivelmente nas amostras seguintes e sendo totalmente dissolvido após três horas e meia. Durante a observação no microscópio ótico, foram medidos alguns pontos de silício primário para que se pudesse ter uma média do tamanho destes pontos e então foi criado um gráfico

Tabela 2: Relação entre tempo decorrido desde a adição e tamanho do silício

Tempo (min) Tamanho do Silício (mm) 60 0,1015 90 0,0665 120 0,0445 150 0,03 180 0,012 210 0

Tam anho Vs. Tem po y = 3E-06x2 _{- 0,0014x + 0,1711} R2 = 0,9948 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0 50 100 150 200 250

Tem po Decorrido (m in.)

T a m a n h o d o S il íc io ( m m )

Gráfico 1: Tamanho das plaquetas de silício Vs. Tempo decorrido desde sua adição

Não existe nenhum tipo de controle relacionado ao que foi estudado, sendo que o material preparado é utilizado para abastecer os fornos de espera sempre que estes se encontram com um nível baixo de metal fundido, não importando se a liga foi recém preparada. Houve ocasiões em que uma liga estava sendo utilizada na produção apenas uma hora e meia após sua preparação. A figura 8 mostra a microestrutura de uma amostra de material retirado de um forno de espera que estava sendo utilizado na produção, apresentando um número bastante elevado de plaquetas de silício primário.

3.3 ADIÇÃO DE MODIFICADOR

A modificação da liga é outra prática que poderia ser controlada a fim de melhorar a qualidade das peças produzidas e reduzir o desperdício de insumos de produção. A quantidade ideal de modificador a ser adicionada aos fornos de espera do setor de fundição por gravidade é de cerca de 0,5 % em peso, porém, nada é feito para que isso seja cumprido. A adição de tal insumo é feita sempre que o operador julga necessário e sempre com a mesma medida mesmo para diferentes tamanhos de fornos e níveis de material.

A adição em excesso de modificador pode, além de ser considerada desperdício, causar uma transformação chamada „supermodificação‟ na liga, que refina em excesso a microestrutura do metal.

Figura 9: Microestrutura de uma liga modificada (esq.)aumento 100x, e de uma liga supermodificada (dir.) aumento 200x.

Quanto menores os grãos de uma microestrutura, menos dúctil e mais frágil o material se torna. A supermodificação portanto fragiliza consideravelmente o alumínio.

O elemento modificador possui um tempo de ação, sendo que, após esse período, seu efeito cessa e a microestrutura do material volta a ficar grosseira. Este tempo é estimado em cerca de 90 minutos. Portanto, é interessante também que se tenha controle sobre isso, evitando a adição de modificador que não será utilizado.

3.4 SOLUÇÕES

Visto que não existe apenas um ponto a ser corrigido tratando-se do controle da liga, seria necessário um conjunto de ações a fim de melhorar ou solucionar este caso. Seria necessário o desenvolvimento de uma rotina de verificação de amostras do material, mantendo um controle do material que está sendo manuseado desde o momento em que este chega a fábrica, enviado pelo fornecedor, até o momento em que é usado na produção de peças.

Uma rotina de verificação eficiente seria:

1. Análise de composição do alumínio líquido e dos lingotes fornecidos assim que estes chegam a fábrica.

2. Preparação da liga a ser distribuída aos fornos de espera de acordo com a composição e quantidade de cada matéria prima adicionada e outra análise composicional assim que o preparo for finalizado.

3. Devido a presença de elementos mais densos que tendem a se depositar no fundo do forno, seria ideal que fosse feita outra análise química do material toda vez que a liga fosse retirada do forno intermediário para reabastecimento dos fornos de espera.

4. Após o abastecimento total do forno de espera, deve-se então adicionar o modificador de acordo com a capacidade total do forno, sendo interessante o uso de uma caneca de medida graduada.

5. Também é possível que se façam análises químicas do material sempre que surja alguma dúvida quanto a composição da liga, pois o processo de verificação é rápido e de baixo custo.

A realização dos procedimentos citados garantiria aos operadores o conhecimento do material com que se está trabalhando e evitaria facilmente acontecimentos como o citado anteriormente, em que um lote de uma peça correu o risco de ser totalmente descartado devido à produção do mesmo com a liga incorreta.

Durante o período de estágio, as análises foram todas feitas no laboratório da Wetzel S.A. – Divisão Alumínio, pois a Divisão Eletrotécnica não possui equipamento para tais fins. Foi informado que, no fim deste ano seriam contratadas

pessoas dedicadas a operação do espectômetro, equipamento utilizado para a análise química. Isto facilitaria ainda mais o processo, pois tomaria menos tempo do funcionário responsável por levar as amostras até o laboratório e não exigiria treinamento especial do mesmo.

3.5 CONCLUSÕES

Através do acompanhamento da produção e da prática diária da análise de composição química ficou visível a influência do metal líquido utilizado sobre o número de peças descartadas. Infelizmente não foi possível fazer um levantamento preciso acerca desta influência pois existe um problema no apontamento de refugo por parte dos operadores. Isto vem sendo minimizado com acompanhamento e conscientização dos funcionários. A outra atividade apresentada no relatório visou este trabalho de observação.

Procurar alcançar um controle totalmente rígido do material seria inviável devido ao custo que seria gerado por isso, porém, a falta desta verificação de liga também gera seus gastos, seja por uso desnecessário de insumos, por atrasar a produção ou pelo retrabalho de peças gerado. O ideal seria que se alcançasse um ponto ótimo entre nível de controle e custos gerados.

4 VERIFICAÇÃO DE REFUGO

4.1 DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE

Foi solicitado que se fizesse um acompanhamento do apontamento de refugo realizado pelos operadores das máquinas, a fim de verificar se este estava sendo feito de forma correta e, caso não estivesse, identificar o que estaria fora do padrão.

Em seguida, foi proposto um estudo acerca da redução de refugo, juntamente com o setor de Apoio a Qualidade. Foi escolhida uma peça com alto índice de retrabalho e esta foi acompanhada durante sua produção para que possivelmente se identificasse as causas.

4.2 APONTAMENTO DE REFUGO

No decorrer de alguns dias escolhidos aleatóriamente, foi feito um acompanhamento da produção no setor de fundição por gravidade. Durante estas observações, realizou-se um apontamento de refugo baseado no que se viu, definindo a quantidade de peças descartadas e o motivo. Posteriormente foram recolhidas as folhas de apontamento preenchidas pelos próprios operadores das coquilhas para uma comparação entre as anotações.

O acompanhamento não foi feito do início ao final de um turno devido à não compatibilidade entre os turnos da fábrica e o turno do estagiário. Portanto não foi possível observar o início da produção, uma vez que esta acontece muito cedo. O tempo de permanência no setor de FSG variou, de 3 horas em alguns dias até cerca de 5 horas em outros.

Durante os dias em que a produção foi acompanhada, percebeu-se uma inconformidade em relação a causa dos refugos. O apontamento feito pelos operadores indicava que 100 % dos descartes ocorria no período de aquecimento da máquina. Este tipo de defeito, considerado como „refugo de aquecimento‟, acontece logo no início, durante o vazamento das primeiras peças, até que se adeque o ritmo de produção. Porém, observou-se que alguns refugos que apareceram horas depois, ainda eram anotados desta forma. Defeitos de aquecimento não entravam nos cálculos, portanto isso gerava informações não confiáveis. Devido a estes

acontecimentos, este tipo de refugo (denominado aquecimento), passou a ser incluído como um índice da fábrica.

Mesmo com esta mudança, os números de refugo não sofreram alteração significativa e surgiu a possibilidade do problema acontecer no período inicial do turno, em que o acompanhamento não era feito. Foi combinado com um funcionário do Apoio à Qualidade, que fosse vistoriada a etapa de aquecimento da ferramenta. Em um dia de observação, das 46 peças fundidas 18 foram refugadas, entre aquecimento e produção, quase 40% e cerca de 20 vezes maior do que o 1,8% registrado no sistema.

Acredita-se então que a raiz do apontamento incorreto de peças descartadas seja este, os verdadeiros refugos de aquecimento não estão sendo considerados e os descartes por defeitos de fundição, como soldas frias e porosidades, são marcados como sendo do período inicial da produção. Com base nos dados informados, a gerência da fábrica, juntamente com os supervisores da produção, desenvolveu um plano de ação, implementando formas de controle mais eficazes, resolvendo assim a causa destes desvios.

4.3 ESTUDO DE REDUÇÃO DO REFUGO

Os principais defeitos de fundição na Divisão Eletrotécnica atualmente são, em ordem crescente, soldas frias, trincas a quente e porosidades. Sendo estes responsáveis por 56% de todo o refugo.

A peça escolhida para estudo foi uma bucha de redução de 1.½” para 1” de referência interna BR-9. Segundo o relatório de refugos do mês de setembro, a taxa de refugo deste componente era de quase 13%. De início acreditava-se que a principal causa era porosidade interna uma vez que quase toda sua superfície é usinada.

Foram acompanhados dois lotes de produção da BR-9, sendo feito uma análise detalhada sobre fatores que poderiam estar influenciando na qualidade final da bucha como temperatura da ferramenta e do material e composição química da liga. Durante o processo de fundição não se observou refugo algum e algumas peças foram selecionada aleatoriamente para análise de porosidade por raios-x que

também não revelou nenhuma quantidade significativa de defeitos internos. Os lotes foram usinados e o índice de refugo ao final dos processos foi de 1,4 %

A ação de controle da composição da liga e de variáveis do processo, como temperatura da liga e do ferramental, em conjunto, foram responsáveis por esta redução do refugo.

4.4 SOLUÇÕES

Mesmo após as atividades realizadas acerca do refugo e apontamento do mesmo, acredita-se que tal processo ainda não seja feito corretamente.

O gerente ou os supervisores da manufatura farão uma conscientização com todos os funcionários da fábrica diretamente envolvidos com este assunto, a fim de deixar clara a importância de se obter informações verdadeiras do apontamento de refugo. É importante deixar claro aos funcionários, que a informação correta destes números, visa a melhoria da produção e das condições da liga fornecida a elas. O apontamento incorreto diminui o ritmo de produção, visto que o tempo gasto com as peças descartadas que não constam na folha de controle, é diluído no tempo das peças boas, a impressão que fica é de que foi produzido um número de peças bem menor do que o esperado.

Quanto a redução de refugo, a atividade ressaltou a importância da primeira atividade relatada, de controle da liga. Apesar da quantidade de peças reprovadas do lote acompanhado ter diminuído drásticamente de um mês para o outro, deve-se realizar um trabalho semelhante com outras peças, melhorando ainda mais o controle da produção.

4.5 CONCLUSÕES

Com a realização deste trabalho, se consolidou ainda mais a importância do controle da liga utilizada, explicitado na atividade anterior, visto que se observou a grande quantidade de peças descartadas por defeitos provenientes do material líquido.

É visto que toda causa de refugo pode ser amenizada, cada uma com um conjunto de ações adequadas, seja alterando-se a liga utilizada, adaptando-se o ferramental ou variando-se parâmetros da fundição. Porém, para que isso possa ser realizado, é necessário que se conheçam as verdadeiras causas dos problemas, uma vez que, cada defeito exige uma ação corretiva em particular.

Sendo assim, para que uma rotina de redução de refugo possa ser implantada na Divisão Eletrotécnica, deve-se primeiro conseguir que o preenchimento da folha de produção seja feito de forma correta, assim, conhecendo-se as causas reais, as verdadeiras inconformidades podem conhecendo-ser corrigidas.

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

No decorrer do período do Primeiro Estágio Curricular, foi possível a aquisição de conhecimentos bastante aprofundados na fundição de alumínio e ainda assim uma introdução a produção de materiais de PVC, devido a liberdade concedida para acompanhar a produção e controle de qualidade da empresa de dutos Wetzel Univolt. Tal liberdade contribuiu de forma bastante positiva para que o estágio fosse o mais proveitoso possível para a aquisição e consolidação de conhecimento.

As atividades realizadas dentro da empresa não se resumiram apenas as citadas neste relatório, foram além de ensaios rotineiros e incluíram desafios encontrados apenas no dia-a-dia de uma empresa. O trabalho constantemente regido por prazos, os quais muitas vezes são bastante curtos, é outro ponto que só se conhece vivenciando-o. São estas atividades, de certa forma inesperadas, que contribuem para que o estudante alcance não só crescimento intelectual mas também desenvolvimento pessoal e profissional.

Os trabalhos realizados, por incluírem acompanhamentos na fábrica e atividades no setor de engenharia, possibilitaram uma observação bastante ampla dos processos realizados tanto na produção, como no projeto de novos produtos. Esta segunda parte sendo vista mais detalhadamente com o desenvolvimento de uma nova metodologia de gerenciamento de projetos para a Engenharia de Produto, que foi apresentada em reunião para que seja implantada em breve.

Fica como sugestão para o próximo estagiário, dar continuidade ao controle da liga 50, uma vez que esta se mostrou uma variável importante na qualidade das

peças produzidas. Como a implantação do novo gerenciamento de projetos será feita após o término deste estágio, sugere-se que o próximo estagiário participe também desta atividade e se possível avalie a aceitação da nova proposta.

6

BIBLIOGRAFIA

(1) Associação Brasileira do Alumínio - ABAL. (s.d.). Acesso em 18 de 11 de 2011,

disponível em www.abal.org.br

(2) ABAL, Associação Brasileira do Alumínio (2007). Fundamentações e Aplicações

do Alumínio. São Paulo.

(3) Aluinfo. (s.d.). Acesso em 23 de Novembro de 2011, disponível em

http://www.aluinfo.com.br

(4) FUOCO, R. (2001). Fundição de Ligas de Alumínio.

(5) MOLINARI, M. Alumínio e suas Ligas.

(6) ROAY, L. E. Aluminum and Aluminum Alloys. Metals Handbook (9th ed., Vol. II).

(7) ASM. ASM Handbook: Casting. 2004.

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ANEXOS

4.1 ANEXO A – HISTÓRICO DA EMPRESA

Wetzel – O caminho de uma grande empresa

Anos 30 - Em 1932 foi fundada a Schmidt Wetzel & Cia a partir da sociedade entre

Wigando Schmidt e os irmãos Arnoldo e Erwino Wetzel.

Pioneira no processo de fundição sob pressão na América Latina, já em seu início destaca-se na fabricação de torneiras e registros.

Anos 50 - Continuando sua linha de progresso, na década de 50 inicia a fabricação

de produtos para instalações elétricas. Logo após, passa-se a chamar Wetzel & Cia Ltda.

Anos 60 - Para ampliar sua atuação, já nos anos 60, inclui em sua produção

eletroferragens em alumínio fundido para linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica.

Em 1966, para se adequar a gama de produtos oferecidos e sua crescente competência, torna-se sociedade anônima, mudando para Metalúrgica Wetzel S.A.

Em pleno crescimento com Joinville, dá-se mais um passo para ampliação da linha de produção, atendendo à crescente demanda de eletroferragens, agora em componentes de ferro fundido zincado.

Anos 80 - A Wetzel inicia os anos 80 com a abertura de seu capital e a produção de

itens para o setor automotivo. As exportações recebem um grande impulso com a aquisição da Foundry Engineers nos EUA e também a incorporação da Metalúrgica Douat S.A., fortalecendo sua competitividade e aumentando sua participação de mercado.

Hoje - A Wetzel representa hoje uma nova e moderna fase. Organizando-se em três

unidades de negócio, a empresa está pronta para enfrentar novos desafios e levar o nome de Joinville e do Brasil para o mundo.

4.2 ANEXO B – CRONOGRAMA DE ATIVIDADES

CRONOGRAMA DE ATIVIDADES

Estagiário: Henrique Gonçalves Duchini Matrícula: 10200883

Orientadora: Keila Piacentini Período: 05/09/11 - 16/12/11

SEMANAS

ATIVIDADES Setembro Outubro Novembro Dezembro

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1. Integração com estagiário

2. Estudo de normas

3. Ensaios normativos

4. Análise diária de liga

5. Estudo/implantação gerenciamento de projetos 6. Acompanhamento da fábrica

7. Apontamento de refugo

8. Estudo/Ensaio de corrosão 9. Desenvolvimento de fluxogramas 10. Verificação de documentos de atividades 11. Implantação do 5S no Apoio à Qualidade 12. Análise de caixas de papelão 13. Elaboração do relatório de estágio