UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
ELECTRO AÇO ALTONA S.A
RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRÍCULAR I Período: 17/05/2010 à 10/09/2010
Aluno: Marcel Pittol Trevisan Matrícula: 09137024 Orientadores: Monica Giacomelli Valdenor Wayers
Concordamos com o conteúdo deste relatório: _________________________________ Monica Giacomelli / Valdenor Wayers
Electro Aço Altona S.A
Rua Engenheiro Paul Werner, 925 – Itoupava Seca Blumenau – Santa Catarina – Brasil
CEP: 89030-900 Telefone: (47) 3321-7788
A empresa Electro Aço Altona S.A, pela oportunidade oferecida de estágio, contribuindo muito para a minha formação profissional e pessoal; Ao meu orientador de estágio na empresa Valdenor Wayers, a quem tenho grande admiração e consideração, pela toda ajuda e instruções passadas, pela constante disposição, paciência e conhecimentos transmitidos neste período; A Monica Giacomelli, processista da área da moldagem e principal co-autora das minhas atividades de estágio, por todo apoio, conhecimento e conselhos passados, e pela constante disposição em ajudar; A Danilo Corrêa, gerente da fábrica e a Cristiano Lessa, supervisor da aciaria, e aos colegas de trabalho que muito ajudaram na realização deste estágio: Allan Kimpinski, Denílson Pereira, Jorge da Silva Filho, Vanderlei Justen, Darlan Pressi, Gustavo Keunecke, José Schmidt, Eleno Muller, Rafael Batista, Romeu João Severino, Iradi Mendes, André Mohr, Claudenir Pollizer Camacho; Aos colegas de estágio Antonio Itamar Ramos Filho, Diego Stuart Zomer, Leandro Lima Evangelista e Marcos Vinícius Zimmermann Goulart por toda a amizade durante este período; Aos professores do curso de graduação em Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina, atuadores em minha formação; A todos os funcionários da Electro Aço Altona que de alguma forma contribuíram durante este período e que deixei de citar; E em especial aos meus pais, Antonio e Ivete, e aos meus irmãos, Andrei e Luís, pelo apoio incondicional em todos os momentos da minha vida; Muito obrigado a todos.
1. Introdução ... 5
2. Processo de Fundição da Empresa ... 6
2.1. Engenharia ... 6 2. 2. Modelação ... 6 2.3. Moldagem ... 7 2.4. Fechamento ... 8 2.5. Fusão ... 8 2.6. Desmoldagem ... 9
2.7. Corte de Canal e Rebarbação ... 10
2.8. Tratamento Térmico ... 10 2.9. Inspeção ... 10 2.10. Usinagem ... 11 3. Atividades Desenvolvidas ... 12 3.1. Padronização da Macharia ... 12 3.1.1. Objetivo ... 12
3.1.2. Processo Cold Box... 12
3.1.3. Procedimento ... 14
3.1.4. Apresentação e discussão dos resultados ... 14
3.2. Controle da Macharia Cold Box ... 15
3.2.1. Objetivos ... 15
3.2.2. Procedimentos ... 15
3.2.3. Análises dos dados ... 15
3.3. Controle das Peças Acompanhadas ... 17
3.3.1. Problemática ... 17
3.3.2. Procedimentos ... 18
3.3.3. Análise e Resultados ... 20
3.3.4. Conclusão ... 21
3.4. Controle da Unidade de Ligas Especiais (ULE) ... 22
3.4.1. Problemática ... 22
3.4.2. Fundamentação teórica ... 22
3.4.3. Fabricação ... 23
5. Referências Bibliográficas ... 27
Anexo A... 28
Histórico da empresa ... 28
Anexo B... 29
1. Introdução
Este relatório tem como objetivo relatar as atividades desenvolvidas no estágio curricular I, do aluno Marcel Pittol Trevisan, graduando do Curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina, realizado na empresa Electro Aço Altona S.A., sendo este realizado durante o período de 17 de Maio a 10 de Setembro de 2010.
A Altona é uma empresa localizada em Blumenau, Santa Catarina, que atua na área de fundição de aço e ligas especiais, no qual transforma materiais em produtos específicos, através da fusão e da moldagem em areia, e de tratamento e acabamento final, de acordo com o pedido do cliente.
Neste relatório será dado destaque a quatro atividades, a padronização da máquina sopradora de machos HV-2, o controle estatístico da macharia Cold Box, controle estatístico de peças acompanhadas, peças no qual foram feitas algumas mudanças no projeto das mesmas em busca de melhorias em tempo de acabamento e quantidade de solda e o acompanhamento da Unidade de Ligas Especiais. Todas estas atividades realizadas com exceção da última se referem à área da fábrica denominada unidade de produtos repetitivos (UPR), no qual é o setor responsável pela fabricação de peças produzidas em série, especificamente na área de moldagem.
Algumas informações serão omitidas neste relatório devido questão de sigilo da empresa.
2. Processo de Fundição da Empresa
Dentre os processos disponíveis na metalurgia, a fundição se destaca por ser um dos mais versáteis, podendo ser aplicada em peças de dimensões e complexidades variadas.
O grande emprego do aço fundido deve-se ao fato de se poder produzir, por fundição, peças de grande variedade de formas e dimensões, com razoáveis resistência e tenacidade a um custo relativamente baixo [2].
De maneira simples, o processo de fundição consiste na confecção de um molde em material refratário, como por exemplo, a areia, que tenha um vazio interno com a forma da peça que se deseja produzir. Esse vazio interno é confeccionado a partir de um modelo da peça final e é preenchido com o metal líquido que toma a forma final da peça quando solidificado.
2.1. Engenharia de Projeto
Na Altona, todo o processo de fabricação se inicia com um estudo sobre a peça que será produzida. Esse estudo implica no projeto do modelo, da caixa de macho e dos parâmetros dos processos que serão utilizados.
Neste setor define-se o dimensionamento do modelo levando-se em conta a contração sofrida pelo aço durante a solidificação, projeta-se a quantidade e dimensões das coquilhas e luvas, além de projetar o sistema de alimentação e dutos por onde o metal líquido irá passar.
2. 2. Modelação
A modelação é o setor no qual se fabrica um modelo. É por meio do modelo que são construídos os moldes para o vazamento do metal líquido. Os modelos, geralmente, são divididos em partes para melhor se adaptarem às técnicas de moldagem, sendo os bipartidos mais comuns.
Esses modelos projetados pela engenharia de projetos consistem em uma réplica da peça a ser produzida com algumas poucas diferenças em
relação às suas dimensões e formas finais, correções essas feitas posteriormente na usinagem.
2.3. Moldagem
Nesta etapa é confeccionado o molde em negativo da peça a ser fundida. Esse molde é feito de areia, na maior parte das vezes a base de sílica, aglomerada com resina e catalisador, responsável por acelerar o processo de cura.
Nesse processo também é aonde ocorre colocação de luvas exotérmicas, abre-se os respiros, coloca-se luvas, coquilhas, alimentadores e canais de ataque, e se faz a pintura do molde.
A figura 1 abaixo ilustra um molde e suas respectivas partes.
Figura1: Figura Ilustrativa de um molde de fundição. Fonte [5]
As luvas exotérmicas são peças colocadas no revestimento dos massalotes, com a finalidade de mantê-lo líquido durante quase todo o período de solidificação da peça. São determinados massalotes os alimentadores da peça, um material sobressalente com o objetivo de solidificar depois da peça, assim fazendo com que um possível rechupe seja transferido para esse reservatório.
Já as coquilhas são peças metálicas colocadas no molde com o intuito de separar alimentadores, reduzir pontos quentes, evitar arraste de areia
durante o vazamento, direcionar a solidificação e fechar o perímetro da alimentação.
Os respiros são orifícios feitos no molde para que ocorra a saída de gases provenientes do processo e da queima das resinas aglomeradas à areia. A empresa Altona divide a área da moldagem em três unidades, sendo elas: Unidade de Ligas Especiais (ULE) encarregada da fabricação de peças com ligas nobres como o ferro silício, Unidade Sob-Encomenda (USE) responsável pela confecção de moldes para peças de grandes dimensões, com até 20 toneladas de peso de aço líquido, as quais não saem com frequência repetitiva e Unidade de Processo Repetitivo (UPR), esta ultima sendo o setor onde foi realizado o estágio, no qual faz a fabricação de peças seriadas, com alta rotatividade, com peso variado entre 0,5 a 600 kg.
2.4. Fechamento
O fechamento é a última etapa antes do vazamento do aço. No fechamento os moldes são limpos e pintados, os machos são colocados e o molde fechado.
A limpeza do molde é feito com jato de ar, essa limpeza tem o intuito de retirar as sujeiras do molde para que o mesmo evite reagir com o fundido, causando defeitos no mesmo.
As tintas são aplicadas na superfície do molde e machos que entrarão em contato com o metal líquido durante o vazamento, tendo como função de melhorar o acabamento superficial da peça fundida, aumentar a resistência do molde a altas temperaturas, diminuir defeitos de fundição originados do contato areia/metal, facilitar a desmoldagem e limpeza da peça.
Após todos esses procedimentos, as caixas são vedadas, estando prontas para receber o aço líquido.
2.5. Fusão
O aço líquido é obtido por meio da fusão em fornos elétricos de uma mistura de sucatas, ferro-gusa e ferro-lira. Essa mistura das matérias-primas é
denominada carga. Para a composição da carga é necessário o conhecimento da composição química de cada um dos seus componentes, bem como do tipo de aço que se deseja obter.
A Altona possui cinco fornos elétricos para a produção de aço, sendo três fornos a arco e dois deles a indução magnética.
O forno elétrico a arco produz o calor necessário para a fusão da carga através de uma descarga elétrica denominada arco voltaico, que pode atingir até 1800 graus Celsius. O funcionamento do forno a arco tem por princípio que quando dois materiais condutores (no caso da Altona eletrodos de grafita) estão em contato e são submetidos a uma diferença de potencial, uma corrente elétrica passa através deles. Ao afastar esses materiais condutores, a corrente elétrica entre eles é interrompida pois o ar não é bom condutor de eletricidade. Porém se a tensão elétrica entre os materiais for suficientemente grande, o ar entre os pólos fica ionizado e surge um arco elétrico entre eles, sendo um grande desenvolvedor de grandes temperaturas, assim capaz de fundir os metais.
Nos fornos a indução, o funcionamento ocorre através de uma corrente elétrica alternada, que percorre a bobina e gera um campo eletromagnético que, por sua vez, ao entrar em contato com a carga metálica, gera o calor necessário para realizar a fusão dela. Nesses tipos de forno, o aquecimento é produzido no interior da carga e não a ela transmitido por convecção ou irradiação.
Após o aço estar completamente fundido, com uma temperatura determinada e com sua composição química correta, transfere-se o metal líquido do forno para uma panela. Em seguida, ocorre o vazamento do aço para dentro do molde.
2.6. Desmoldagem
A desmoldagem é o procedimento no qual a peça, já solidificada e resfriada é retirada de dentro do molde. Para isso, o molde é quebrado, separando a areia da peça. Alguns detalhes, como a temperatura e o tempo de desmoldagem, precisam ser controlados para que sejam evitados defeitos do
tipo de trincas ou até mesmo precipitações de fases e/ou inclusões indesejáveis.
2.7. Corte de Canal e Rebarbação
Nessa etapa são removidos os canais de vazamento e os massalotes, sendo que a remoção pode ser realizada com o corte por disco abrasivo, por fusão localizada (maçarico), ou ainda corte por pó de ferro.
Após a realização dos cortes, é feito a rebarbação da peça, sendo ela a operação de remoção das rebarbas de metal que não fazem parte da peça final, aproximando assim a peça de sua geometria final.
2.8. Tratamento Térmico
O tratamento térmico é um conjunto de operações de aquecimento e resfriamento, sob condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e velocidade de esfriamento, com o objetivo de alterar as suas propriedades ou conferir-lhes características determinadas.
A Altona realiza quatro tipos de tratamentos térmicos: recozimento, normalização, têmpera e revenimento.
Ocorrem também neste setor os ensaios destrutivos. Esses ensaios têm como objetivo avaliar as propriedades mecânicas do material. Os principais ensaios realizados na empresa são: o de dureza Brinell, resistência à tração e resistência ao impacto Charpy.
Há ainda as análises metalográficas. Esse ensaio serve para analisar a microestrutura do metal, a distribuição e forma dos microconstituintes na matriz, avaliar defeitos, tamanho de grão. Além disso, fornece dados sobre a fabricação do material e serve como auxílio para análise de falhas.
Nesta etapa ocorrem ensaios não destrutivos para verificação de possíveis defeitos no aço. Na empresa os ensaios utilizados são: avaliação visual, o uso de líquidos penetrantes, partículas magnéticas, ultra-som e raio-x.
Todos os defeitos encontrados são removidos através de uma escarfagem no local, e depois corrigidos com solda.
2.10. Usinagem
O setor da usinagem tem a função de dar as dimensões definitivas às peças fundidas. Nesta área, a peça é finalizada e posteriormente mandada ao cliente. O setor realiza ajustes dimensionais e faz o acabamento final da peça. Este setor possui mandris, furadores, tornos e fresas para a realização do mesmo.
3. Atividades Desenvolvidas
3.1. Padronização da Macharia
Durante o período de estágio ocorreu à continuação ao trabalho dos estagiários anteriores Victor Rafael Lauth e Karina Carvalho de Faria na padronização da macharia, mais especificamente na máquina HV-2, uma máquina sopradora de macho que utiliza o processo Cold Box.
3.1.1. Objetivo
O objetivo deste trabalho foi de encontrar para cada modelo de caixa o menor valor das pressões de sopro e gasagem, dos tempos de dosagem e gasagem, que fizessem com que o macho produzido saísse com uma boa qualidade e assim acarretando um menor desgaste ferramental e gastos com catalisador.
3.1.2. Processo Cold Box
Resumidamente os machos têm a função de produzir cavidades no fundido. Na produção dos machos na máquina HV-2, o processo ocorre em 3 etapas, sendo elas: sopro da areia misturada (areia + resina + catalisador) dentro da caixa de macho, sopro do catalisador (amônia) para dentro da caixa e por último ocorre à extração do macho.
O processo caixa fria conhecido comercialmente como Cold Box é o processo de areia de fundição aglomerada com ligantes químicos cuja cura ocorre mediante a passagem de um gás, sem que lhe seja fornecida qualquer forma de aquecimento, curando à temperatura ambiente.
A resina utilizada no processo é constituída por duas partes. A resina parte 1 que é do tipo fenólica, enquanto que a parte 2 é um poliisocianato. A mistura das resinas acontece em um misturador e após a homogeneização da mesma, esta é soprada para dentro de uma caixa de macho com uma pressão de sopro determinada.
O processo seguinte é a gasagem. Nele, um catalisador líquido (amônia) diluído com um gás de arraste (ar comprimido seco) é liberado na caixa de macho com uma determinada pressão de gasagem, sob a forma de gás. O catalisador tem como objetivo acelerar a reação de cura, sendo que neste processo, a resina cura instantaneamente quando entra em contato com o catalisador vaporizado. A quantidade de catalisador que deve ser injetada na caixa é sempre o mínimo necessário para que o macho fique completamente curado. Para isso, existe o tempo de dosagem. Essa variável controla o tempo na qual a válvula que libera a entrada do catalisador na caixa de macho fica aberta. O tempo necessário para o macho curar é denominado tempo de gasagem. Esse tempo é o tempo que a amônia leva para se expandir dentro da caixa. Com o macho já curado, a operação de purgagem do catalisador se inicia. Nesta, ar é soprado para dentro da caixa de macho a fim de eliminar qualquer resquício do catalisador, tanto líquido quanto vaporizado, evitando contaminações do ambiente de trabalho.
O processo Cold Box tem como característica alta produtividade, baixo consumo energético, boa precisão dimensional, boa qualidade superficial e boa colapsabilidade dos machos. Entende-se por colapsabilidade, a capacidade que o macho tem de ceder quando a aplicação de pressão, originada da contração do metal durante a sua solidificação.
As variáveis que serão avaliadas neste relatório são: Pressão de Sopro, Pressão de Gasagem, Tempo de Dosagem e Tempo de Gasagem.
A pressão de sopro influencia na compactação da areia, colapsabilidade e permeabilidade do macho. Alto valor de pressão dificulta a cura durante a gasagem e consequentemente diminui a resistência mecânica do macho, devido às partículas de areia estarem muito aglomeradas. Valores baixos de pressão de sopro diminuem a qualidade e resistência à tração, e um não total preenchimento da cavidade da caixa.
Valores de pressões acima dos limites desgastam o ferramental e partes da máquina, gerando custos em manutenção da mesma e das caixas de machos, além de consumirem uma maior energia do sistema.
3.1.3. Procedimento
Os estagiários anteriores concluíram que o principal motivo da dispersão nos valores de pressão foi o entupimento das peneiras (vents) das caixas, assim o primeiro procedimento foi o de limpeza das mesmas.
Após a limpeza das caixas, os valores das variáveis da máquina (Pressão de Sopro, Pressão de Gasagem, Tempo de Dosagem e Tempo de Gasagem) foram colhidos da HV-2, analisados e definidos valores de padronização para serem colocados em prática.
3.1.4. Apresentação e discussão dos resultados
Chegou-se a conclusão, após discussão com o operador da máquina, processistas e engenheiros da empresa, e o representante da empresa fornecedora de resina e catalisador para a máquina em questão além de leituras sobre o assunto, que a pressão de gasagem deveria ser perto do máximo da capacidade da máquina. Essa conclusão se fundamenta em que quanto maior for a pressão de gasagem, maior será a velocidade com que o catalisador chegará nas partes mais distantes do macho, requisitando assim um menor consumo de catalisador.
Pondo em prática o aumento da pressão de gasagem, conseguiu-se diminuir o tempo de gasagem em 11% e o tempo de dosagem em 41%. Com a diminuição do tempo de gasagem, o processo de fabricação de machos tornou-se mais veloz. Com a diminuição do tempo de dosagem, contornou-seguiu-tornou-se uma economia significativa de catalisador, acarretando um menor gasto da empresa com a sua compra, diminuindo a poluição ao meio ambiente, ao ambiente de trabalho, e contribuindo para que uma menor quantidade de catalisador fique no macho, evitando que o próprio tenha problemas.
Devido ao grande número de modelos e a necessidade de realização de outras atividades, não foi possível ter a conclusão de 100% dos machos produzidos na empresa. Concluído a padronização de todos os machos será criada uma instrução de trabalho no setor para limitar a faixa de trabalho dos operadores, com base nos resultados obtidos
3.2. Controle da Macharia Cold Box
Durante o período de estágio começou-se o controle da produção de machos que utilizam o processo Cold Box, conhecido como caixa fria, no qual é o principal processo utilizado na Altona para fabricação de machos. São produzidos por máquinas chamadas de sopradoras que na empresa são conhecidas como Bicor e HV-2.
3.2.1. Objetivos
Este trabalho teve por objetivo melhorar o controle geral da macharia, saber a produção de machos da empresa, averiguando se a produção está cumprindo com o programado, mensurar qual a é a sua capacidade de produção, localizando seus pontos positivos e negativos, e buscando assim um aumento da produtividade, atém de ter um controle de quantos machos estão sendo refugado e dos tempos de paradas da produção.
3.2.2. Procedimentos
Todos os dias foram coletados dados da programação da produção de machos do dia e coletado dados da produção de machos do mesmo dia. Com essas informações foram realizados gráficos para a comparação entre a média de produção de machos dos meses anteriores com o mês atual e com a programação.
Além dessas informações, foi coletado a quantidade de machos refugados e o motivo das paradas da produção, e foi feito uma análise de quantos machos eram produzidos por hora, sendo que o cálculo é a quantidade de machos produzidos dividido por horas de trabalho, descontando a horas paradas.
3.2.3. Análises dos dados
Analisando o gráfico abaixo feito com os dados coletados, verificou-se que a produção dos machos obteve uma queda em relação aos mês de junho e
que a quantidade de machos produzidos por hora de trabalho está bem abaixo da capacidade de produção.
Gráfico 2 – Quantidade de Machos Produzidos
Durante a padronização da HV-2, tomou-se o tempo em que a máquina demorava para realizar um ciclo de produção, e chegou-se à média que a máquina seria capaz de produzir aproximadamente 100 machos por hora. Observando o gráfico nota-se que a maior quantidade de machos produzidos por hora foi de 58 e que a média do mês de agosto foi de 40 machos por hora. Analisando os dados levantados, conclui-se que a produtividade atual está longe da capacidade da máquina.
Alguns fatos ocorrem durante os meses, tais quais: quebra das máquinas e manutenção das mesmas, treinamentos, reuniões, falta de material entre outros fatores que podem acabar sendo um dos motivos da diminuição da produção e da não utilização de todo o potencial maquinário.
Esse trabalho alcançou seu objetivo de possuir um controle da produção da macharia. Por meio deste, é possível verificar uma grande variação da quantidade de machos produzidos por dia, além de identificar que a produção do mesmo está aquém da sua capacidade, logo nesse contexto é necessário um novo trabalho para identificar o porquê desta discrepância e da baixa produtividade. Este foi apenas o início do trabalho que se dará continuidade com funcionários do setor.
3.3. Controle das Peças Acompanhadas
3.3.1. Problemática
Na Altona a solda é usada para recuperação de defeitos provenientes do processo de fundição. O defeito superficial é retirado por escarfagem, removendo as partes defeituosas com auxílio de um eletrodo de grafite e posteriormente preenchido com solda.
Para cada defeito é registrado a quantidade de consumo de eletrodo no sistema de software da empresa. Com intuito de tornar o seu preço competitivo no mercado, baixando custos e melhorando a qualidade das peças produzidas, levantaram-se dados de consumo de solda de peças fabricadas na Unidade de Produtos Repetitivos, verificaram-se alguns modelos e defeitos críticos e buscou-se uma melhoria nos mesmos.
Durante o período de estágio foram acompanhadas vinte e nove modelos diferentes, entre eles várias alterações no projeto e processo de moldagem do modelo foram feitas, como mudança de canal, de luvas, aumento de respiro, mudança de local de coquilha entre outras modificações. Para avaliar a eficácia das alterações é necessário o acompanhamento das cargas tanto no processo produtivo como pelo software, verificando o consumo de solda de cada lote e comparando-os com os valores obtidos anteriormente as mudanças para verificar a ocorrência de melhorias.
3.3.2. Procedimentos
Foram programados dez lotes do modelo com as alterações e os mesmos foram acompanhados na produção para verificar qualquer desvio gerado na moldagem que pudessem causar defeitos e consequentemente aumentar o consumo de solda.
3.3.3 Fundamentação Teórica
Durante a moldagem é analisado o cumprimento de todas as especificações exigidas na fabricação da peça. Começando pela análise da Ficha Técnica de Fabricação, onde possuem informações da receita utilizada na mistura de areia de moldagem, especificações da confecção do macho, quantidade e densidade da tinta utilizada, tipo de vedação usada, projeto mostrando os componentes da peça (Figura 2), locais e dimensões de coquilhas, luvas, respiros, canais (descida, distribuição e ataque) e funil de alimentação.
Figura 2 – Croqui de peça genérica com seus respectivos componentes.Fonte [1]
A manilha é um canal de alimentação que dependendo do processo podem-se usar manilhas refratárias ou no próprio modelo são moldados os canais em areia,sendo esses feitos em peças menores fabricadas na UPR. O uso de manilha é adequado quando a entrada do aço se dá de forma mais severa evitando o arraste de areia que geram inclusões na peça.
As coquilhas são peças metálicas colocadas no molde com o intuito de separar alimentadores, reduzir pontos quentes, evitar arraste de areia durante o vazamento, direcionar a solidificação e fechar o perímetro da alimentação. Algumas precauções devem ser tomadas na utilização das mesmas tais como, verificar se as mesmas estão bem lixadas e sem presença de oxidação, o que pode gerar inclusões de óxidos no aço e se elas não possuem rechupes ou porosidades pois os mesmos podem ser transferidos para a peça, devido ao ar contido nos poros da coquilha.
Os respiros são orifícios feitos no molde para que ocorra a saída de gases provenientes do processo e da queima das resinas aglomeradas à areia. As luvas exotérmicas são peças colocadas no revestimento dos massalotes, com a finalidade de mantê-lo líquido durante quase todo o período de solidificação da peça. São determinados massalotes os alimentadores da peça, um material sobressalente com o objetivo de solidificar depois da peça, assim fazendo com que um possível rechupe seja transferido para esse reservatório. Elas podem ser de materiais isolantes (dificultam a retirada de
calor) ou de materiais exotérmicos (liberam calor ao queimar quando em contato com o metal líquido).
Os machos são colocados no fechamento do molde e empregados em fundição para produzir superfícies internas e reentrâncias complicadas da peça, como furos e rasgos.
Os machos na Altona são fabricados com uma mistura de areia nova e areia recuperada ou somente com areia nova, sendo que a sua resistência a tração deve estar entre 9 à 21kgf/cm². Um cuidado importante na sua confecção é a colocação de respiros e ou alívios para saída de gás proveniente da queima da resina, pois o macho ficará completamente envolto em metal líquido. Uma falha nessa saída pode causar explosão com expulsão do metal líquido de dentro do molde e com menor severidade, poderá ocasionar defeitos de bolhas/gases no fundido.
Os moldes são fabricados com uma mistura de areia nova e areia recuperada com resistência à tração da mistura entre 9 à 21kgf/cm², para o enchimento é usado areia recuperada. Para garantir que a areia está em condições de uso, todos os dias são feitos alguns corpos de prova, e os mesmos são tracionados no laboratório de areia da empresa em intervalos pré-determinados de 2, 4, 24 e 48 horas depois de confeccionados.
Além do ensaio de tração, o ensaio de granulometria da areia é realizado diariamente no laboratório para conferir a presença de finos, porcentagens acima dos valores especificados em norma interna da empresa resultam em problemas, como a necessidade de um consumo maior de resina, ou até porosidade na peça, devido à baixa permeabilidade à saída dos gases provenientes da queima.
3.3.3. Análise e Resultados
Para a análise dos resultados, foi feito uma planilha para cada modelo com dados como: quantidade de solda utilizada na peça antes e de depois das alterações, tempo de acabamento e tempo de solda por peça sendo a partir desses dados feitos gráficos para análise das melhorias ocorridas.
Abaixo está um exemplo das análises feitas em uma da peças acompanhadas.
Tabela 1 – Tabela para análise das mudanças de projeto.
Gráficos 1 – Gráficos para análise das mudanças de projeto
3.3.4. Conclusão
Os resultados obtidos com os acompanhamentos em geral foram bons, cerca de 90% das peças acompanhadas alcançaram melhora, mas ainda é necessário o acompanhamento de algumas peças que ainda não obtiveram
todos os dados coletados e uma continuação do projeto em pró de uma maior redução do percentual de consumo de eletrodo.
Este trabalho é de suma importância para o setor da moldagem, uma vez que auxilia na visualização de problemas e defeitos, com a conseqüente melhora no processo.
Neste trabalho tive oportunidade de acompanhar cada detalhe do processo produtivo realizado na Altona, adquirindo conhecimentos do fabrico do metal e relacionar os desvios de moldagem aos defeitos de fundição.
3.4. Controle da Unidade de Ligas Especiais (ULE)
3.4.1. Problemática
Devido a um grande número de refugo de peças, principalmente da liga de ferro-silício, e a falta de registros de acompanhamento de vazamento e desmoldagem das peças nesta unidade, foi realizado um trabalho no setor com o intuito de melhorar esta situação.
3.4.2. Fundamentação teórica
Em 1907 o francês Adolphe Jouvé apresentou as primeiras peças fundidas em liga de ferro com 16% Si, em condições de uso na indústria. Estas peças foram testadas na fabricação de ácidos sob severas condições de corrosão. O resultado positivo dos testes permitiu substituir grande parte de componentes até então revestidos com platina, por peças de ferro-silício. O material rapidamente ganhou importância e permitiu o desenvolvimento de novos processos químicos em larga escala.
A surpreendente resistência destas ligas à corrosão por ácido sulfúrico, ácido nítrico e outros agentes, é devida a formação de uma película protetora de dióxido de silício. A resistência à corrosão aumenta com a elevação do teor de silício. Acima de certo limite, entretanto, as características mecânicas são prejudicadas, o que implica na necessidade de um balanceamento da composição química para cada aplicação.
Quando analisado o comportamento de tensão–deformação da liga, percebesse a ausência de escoamento, ou seja, o material não sofre deformação plástica, apresentando, portanto, sensibilidade a impactos e tensões elevadas de carga. Esta desvantagem, entretanto, pode ser bastante reduzida por um projeto adequado.
Os ferros-silício possuem uma estrutura ternária de Fe-C-Si. A matriz consiste numa solução sólida cristalina (silício-ferrita), contendo carbono livre na forma de flocos e veios de grafita (figura 3). A quantidade e tipo de grafita na estrutura é rigorosamente controlada, a fim de obter a resistência desejada à corrosão, aliada a um baixo índice de tensões internas. [1]
Figura 3 – Microestrutura da liga ferro-silício. Aumento de 100x. Fonte [1]
3.4.3. Fabricação
Todas as ligas de ferro-silício são produzidas em fornos de indução, a partir de matéria prima selecionada, adotando-se procedimentos e técnicas de fusão rigidamente controladas que garante a obtenção de metal sem porosidade. A existência de porosidade é comum nestas ligas, quando não são utilizados procedimentos adequados. Atenção especial é dada ainda a
confecção de moldes e machos, ao vazamento e ao tratamento térmico, o que, juntamente com o controle metalúrgico na fusão garante a obtenção de peças perfeitas.
O controle do processo é efetuado em todas as etapas de fabricação. O controle da análise química por espectrometria, realizado durante a corrida, garante composições químicas corretamente balanceadas. O controle do processo juntamente com projetos adequados às características dos materiais permite a fabricação de peças complexas.
No manuseio das peças fundidas em ligas de ferro-silício, considerando as características destes materiais, deverão ser observados os seguintes pontos:
- Montagens e desmontagens deverão ser feitas sem impactos. - Parafusos devem ser apertados em diagonal, com sensibilidade. - Mudanças bruscas de temperatura (∆T > 100ºC) deverão ser evitadas. - O material não deverá ser submetido a esforços de flexão e cisalhamento.
- Durante o transporte, as peças deverão estar imobilizadas na embalagem ou firmemente fixadas umas às outras.
- Mesmo peças bem embaladas não deverão ser manuseadas ou jogadas abruptamente.
3.4.4. Aplicações
As ligas de ferro-silício são altamente resistentes à corrosão, sendo a indústria química o seu principal campo de aplicação (bombas, válvulas e componentes de equipamentos). Estas ligas são também usadas com sucesso como material para anodos de proteção catódica contra corrosão, tanto no solo como água do mar. A dureza e a estrutura destas ligas as torna indicadas para buchas usadas em condições severas de corrosão química.
Figura 4 – Pecas de ferro-silício fabricadas pela Altona. Fonte [1]
3.4.5. Procedimentos tomados e conclusão
Para evitar que os refugos continuassem, passou-se um tempo acompanhando a moldagem das peças, verificando se algo estava fora do padrão. Após essa etapa começou-se a acompanhar todos os vazamentos e desmoldagem das peças.
As peças de ferro-silício devem ser desmoldadas ao rubro e logo em seguida colocadas ao forno para resfriamento controlado. Este procedimento é seguido pois caso o resfriamento do fundido seja feito no molde, algumas partes da peça irão se resfriar antes que outras, ocorrendo assim tensões térmicas que fazem com que a peça trinque.
Juntamente com o acompanhamento, um registro foi feito para cada carga, registro esse contendo informações de vazamento e desmoldagem, tais como hora do vazamento e hora da desmoldagem, informações que posteriormente poderão ser utilizadas caso algum defeito ocorra na peça.
Este registro citado foi desenvolvido e melhorado durante o período de estágio acarretando, ainda, a sua implementação na instrução de trabalho do setor da empresa.
Este trabalho foi de grande importância para o aprendizado. Foi possível adquirir conhecimentos de fusão do metal e sua microestrutura, assim como ver em prática a teoria aprendida em sala de aula.
4. Conclusão
O meu primeiro estágio curricular, realizado na Empresa Electro Aço Altona S.A, na área de moldagem, foi importantíssimo para a minha formação.
Os conhecimentos agregados ao longo do estágio são imensuráveis. O dia-a-dia de trabalho, a visão de mercado e os conhecimentos técnicos acumulados durante este período são valores que se adquiriram no decorrer do estágio.
Por meio dos trabalhos desenvolvidos na empresa, pude perceber a grande importância que cada setor tem na empresa, principalmente a parte da moldagem, área aonde foi realizada o estágio.
Durante o período de estágio, a empresa foi bastante aberta, permitindo o conhecimento de várias áreas dentro da empresa, podendo-se assim agregar conhecimentos não só na área específica de trabalho como também em todas as outras áreas de interesse e ter uma visão geral de como uma empresa tem que trabalhar em conjunto para ter sucesso.
O aprendizado técnico relacionado a conceitos de moldagem, fusão, ligas de aço, tratamentos térmicos, ensaios destrutivos e não-destrutivos foram exercitados e associados ao que já era conhecido em sala de aula.
Além de toda essa parte importante de desenvolvimento técnico , ocorreu neste período um grande desenvolvimento pessoal devido à mudança de cidade, de vida e de rotina. O convívio com novas pessoas contribuiu e muito para fortalecer características importantes como respeito, companheirismo, humildade e liderança.
Por tudo citado anteriormente, considero de grande valia todo tempo que estive estagiando.
5. Referências Bibliográficas
[1] ALTONA, Electro Aço S/A. Arquivo Interno. Blumenau, 2010
[2] CHIAVERINI, V., Aços e Ferros Fundidos, 5 ed., São Paulo, 1987.
[3] CHIAVERINI, V., Tecnologia Mecânica, Processos de Fabricação e Tratamento, 2 ed., São Paulo: McGraw-Hill, 1986
[4] MARCELO DE BRITO STEIL (Brasil Sc). Processos de Fundição. 2. ed. Blumenau: Senai, 2008.
[5] KINDERMANN, Renan, Relatório de Estágio Curricular I, 2009.
[6] CORRÊA, Clélio José; VALERIANO FILHO, José Paulo; KNEZEVIC, Milan. Cold Box para alumínio. São Paulo: Sem editora, 2003.
[7] ALTONA. Histórico. Disponível em: <www.altona.com.br>. Acesso em: 23 de agosto de 2010..
Anexo A
Histórico da empresa
Fundada em 08 de março de 1924 como uma pequena fundição e oficina de reparos mecânicos, a Electro Aço Altona S.A. chamava-se inicialmente Auerbach & Werner. Partindo das panelas, máquinas de moer carne e outros utensílios domésticos, a empresa cresceu, incorporaram o aço em 1933 com o nome Electro Aço Altona S.A.
Em 1998, a certificação ISO 9001 reconhece a qualidade dos processos fabris e a Electro Aço Altona desponta no mercado com umas das primeiras fundições em aço a conquistar esta certificação.
Em 2006 foi a vez da certificação ISO/TS 16949, um dos mais importantes reconhecimentos no fornecimento de peças dentro do mais alto nível de qualidade de processo, produto e cliente para o setor automotivo.
A Altona possui um sistema de gestão ambiental seguindo a norma ISO 14001. Com capacidade instalada de 1.400 t/mês de peças fundidas brutas, usinadas e acabadas, aliada à sua tecnologia, diversificação de processos e flexibilidade a Altona posiciona-se hoje entre as melhores indústrias do setor no país. Produzindo peças com peso unitário entre 10 kg e 12 toneladas, dentro de um vasto programa de ligas.
