Revista Ferramental Edição 30 by Revista Ferramental

ANO VI - Nº 30 - JULHO/AGOSTO 2010 REVISTA FERRAMENTAL - PUBLICAÇÃO DA EDITORA GRAVO - ISSN 1981-240X

Conheça as vantagens econômicas do processo de forjamento

Nitrocarbonetação +oxidação: proteção para componentes de moldes

DESTAQUE

ANO VI - Nº 30 - JULHO/AGOSTO 2010 REVISTA FERRAMENTAL - PUBLICAÇÃO DA EDITORA GRAVO - ISSN 1981-240X

Conheça as vantagens econômicas do processo de forjamento

Nitrocarbonetação +oxidação: proteção para componentes de moldes

DESTAQUE

Christian Dihlmann Editor

Fortalecendo a cadeia produtiva O Brasil não chegou ao hexa. Mesmo assim, o mundo não parou. Apesar de o futebol não ser vencedor, muitas conquistas foram positivas em outras áreas. Vejamos: a economia nacional está relativamente bem ordenada, embora ainda não completamente estruturada; faltamnos as necessárias reformas fiscal, tributária, eleitoral e trabalhista; estamos às vésperas das eleições democráticas para escolha da representação parlamentar e executiva, ainda que o cidadão não esteja maduro politicamente; carecemos de uma consciência guerreira e apaixonada idêntica à do torcedor brasileiro; o mercado de ferramentais teve um bom aquecimento nos últimos meses, não obstante a crise internacional; nossos empresários ferramenteiros estão mais atentos às ameaças do mercado mundial, a despeito da pouca participação nas entidades empresariais. Necessitamos de espírito de equipe e pró-atividade. Portanto, sejamos otimistas. A Ferramental entra em seu sexto ano renovada, com uma sutil alteração visual. E cheia de planos. Vamos criar novas seções de interesse do nosso público. Expandir nossos horizontes. Ampliar a base de leitores. Disponibilizar a nova página eletrônica, rica em informações e, acima de tudo, importante agregadora de valor aos nossos usuários. Na presente edição, a Ferramental apresenta um artigo sobre processo de tratamento superficial para proteção contra oxidação, conhecido como oxinitrocarbonetação que, além de cumprir com excelência essa função, ainda é um processo não poluente, auxiliando na preservação da natureza. Outro material interessante expõe a eletroerosão química, cuja principal característica é a alta taxa de remoção e boa qualidade superficial, ideal para a execução de microfuros. E, para dar um

embasamento sobre forjamento, é introduzido artigo que informa sobre as principais vantagens e desvantagens desse processo largamente aplicado na indústria metal-mecânica. A importância das mudanças no ambiente empresarial, os cuidados na contratação de seguros, a adoção de nota fiscal eletrônica e a avaliação de desempenho de funcionários compõe o leque de assuntos administrativos. E em Memórias, brindamos o leitor com a bela história da Belga, uma das ferramentarias ícone de Caxias do Sul, no Rio Grande do Sul. Quer mais uma notícia boa? Claro, são sempre bem vindas. O III ENAFER - Encontro Nacional de Ferramentarias foi um sucesso. Considerado um divisor de águas na história das ferramentarias brasileiras por ter reunido quase duas centenas de empresários de diversos Estados da federação e implantado em definitivo as ações resultantes do planejamento estratégico, o encontro serviu também para que os empreendedores pudessem conhecer-se pessoalmente. Dentre os diversos temas debatidos, um dos principais foi a atual “pedra no caminho”, resultado da portaria do Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior - MDIC, que liberou a importação de moldes usados. A partir dessa discussão, várias ações foram traçadas para buscar uma solução a essa medida descabida e prejudicial à economia do País. Ainda como resultado do encontro foi lançada a “pedra fundamental” de entidade representativa das ferramentarias, que em breve atuará para garantir a força e a sobrevivência das empresas nacionais, fortalecendo a cadeia produtiva de ferramentais.

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Artigos Revista Brasileira da Indústria de Ferramentais www.revistaferramental.com.br ISSN 1981-240X

Oxinitrocarbonetação aplicada a componentes de moldes e matrizes O processo de oxinitrocarbonetação apresenta resultados satisfatórios na prevenção de ataques químicos a superfície de componentes de ferramentas, através da associação de dois tratamentos: nitrocarbonetação seguida de oxidação. Como alternativa ao processo corriqueiro realizado em banhos de sais fundidos, que exige uma série de cuidados quanto ao meio ambiente, é possível aplicar o processo realizado em sua totalidade em gás, uma vez que é estável, não poluente e economicamente viável para aplicação em componentes de moldes e matrizes, sendo possível obter elevada resistência ao ataque químico.

Forjamento: formas e aplicações O forjamento é empregado na fabricação de produtos acabados ou semiacabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização. Seu emprego na indústria possui vantagens econômicas, pois fornecem produtos de boas propriedades mecânicas por custo inferior aos demais processos de fabricação.

Fabricação de precisas formas geométricas utilizando um processo de usinagem combinado: ECDM - Electro Chemical Discharge Machining A combinação de duas tecnologias de usinagem não-convencional, formando o ECDM, possibilita usinar formas geométricas com altas taxas de remoção de material e baixa rugosidade superficial. A nova tecnologia tem mostrado resultados positivos junto ao processo de execução de microfuros.

DIRETORIA Christian Dihlmann Jacira Carrer REDAÇÃO Editor: Christian Dihlmann - (47) 9964-7117 christian@revistaferramental.com.br Jornalista responsável: Antônio Roberto Szabunia - RP: SC-01996 Colaboradores Adriano Fagali de Souza, André P. Penteado Silveira Jefferson de Oliveira Gomes, Cristiano V. Ferreira, Rolando Vargas Vallejos PUBLICIDADE Coordenação nacional de vendas Christian Dihlmann (47) 3025-2817 / 9964-7117 christian@revistaferramental.com.br Representante Ronaldo Amorim Barbosa (11) 9714-4548 ronaldo@revistaferramental.com.br ADMINISTRAÇÃO Jacira Carrer - (47) 3025-2817 / 8877-6857 adm@revistaferramental.com.br Circulação e assinaturas circulacao@revistaferramental.com.br Produção gráfica Martin G. Henschel Impressão Impressul Indústria Gráfica Ltda. www.impressul.com.br

A revista Ferramental é distribuída gratuitamente em todo o Brasil, bimestralmente. É destinada à divulgação da tecnologia de ferramentais, seus processos, produtos e serviços, para os profissionais das indústrias de ferramentais e seus fornecedores: ferramentarias, modelações, empresas de design, projetos, prototipagem, modelagem, softwares industriais e administrativos, matériasprimas, acessórios e periféricos, máquinas ferramenta, ferramentas de corte, óleos e lubrificantes, prestadores de serviços e indústrias compradoras e usuárias de ferramentais, dispositivos e protótipos: transformadoras do setor do plástico e da fundição, automobilísticas, autopeças, usinagem, máquinas, implementos agrícolas, transporte, elétricas, eletroeletrônicas, comunicações, alimentícias, bebidas, hospitalares, farmacêuticas, químicas, cosméticos, limpeza, brinquedos, calçados, vestuário, construção civil, moveleiras, eletrodomésticos e informática, entre outras usuárias de ferramentais dos mais diversos segmentos e processos industriais. As opiniões dos artigos assinados não são necessariamente as mesmas desta revista. A Ferramental tem como pressuposto fundamental que todas as informações nela contidas provêm de fontes fidedignas, portanto, recebidas em boa fé. Logo, não pode ser responsabilizada pela veracidade e legitimidade de tais informações. Quando da aceitação para publicação, o autor concorda em conceder, transferir e ceder à editora todos os direitos exclusivos para publicar a obra durante a vigência dos direitos autorais. Em especial, a editora terá plena autoridade e poderes para reproduzir a obra para fins comerciais em cópias de qualquer formato e/ou armazenar a obra em bancos de dados eletrônicos de acesso público. A reprodução de matérias é permitida, desde que citada a fonte. EDITORA GRAVO LTDA. Rua Jacob Eisenhut, 467 - Fone (47) 3025-2817 CEP 89203-070 - Joinville - SC

Seções 6 7 9 10 25 26 37 39 41 46 48 49 49 50

Cartas Radar Expressas Conexão www JuríDICAS Dicas do Contador Ficha técnica Memórias Gente & Gestão Enfoque Eventos Livros Índice de anunciantes Opinião

Foto da capa:

“Modelamento de produto em sistema CAD desenvolvido por Ikeda Empresarial. Foto cedida por Siemens PLM Ltda., São Paulo, SP”

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O envio da revista é gratuito às empresas e profissionais qualificados das indústrias de ferramentais, seus fornecedores, compradores e usuários finais. Qualifique sua empresa no www.revistaferramental.com.br

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Para nós é um prazer receber a revista Ferramental. Gabrielle Mendonça Ribeiro - Unique Ferramentaria São João da Boa Vista, SP

Conhecemos o trabalho da equipe e temos grande interesse em acessar a Ferramental uma vez que somos fornecedores desse mercado e é necessário estarmos alinhados e atualizados com as necessidades e tecnologias do mesmo. Sérgio Tadeu de Almeida - Mais Infinito Engenharia - Curitiba, PR

Além dos fornecedores indicados, as matérias e artigos da Ferramental são excelentes. Edson Miranda da Silva - Jomarca - São Paulo, SP

Gostaria de ressaltar a importância do recebimento da Ferramental para nossos usuários. Com toda certeza irá enriquecer muito mais o acervo da nossa biblioteca. Solange Garcia - Biblioteca FURB - Blumenau, SC

A Ferramental é uma excelente revista. Luciano Manginelli - Metalúrgica Datti - São Paulo, SP

Quero parabenizar a equipe da revista Ferramental por suas edições, pois temos acesso a um excelente conteúdo técnico. As reportagens voltadas à área da construção de ferramentais permitem uma ampla ideia do desenvolvimento e também das inovações que estão no mercado. A cada dia surgem novas tecnologias e o profissional desta área precisa acompanhar a evolução constantemente. Rodrigo Cardoso - Autônomo - Joinville, SC

Os artigos mostrados na revista Ferramental ajudam a conhecer os processos produtivos e as novas tecnologias bem como auxiliam nas nossas estimativas. Fábio Alves de Freitas - General Motors do Brasil - São Caetano do Sul, SP

Capaz de produzir qualquer componente plástico injetável, a Maradei está pronta para atender os mais variados clientes que procuram produtos de qualidade permanente e alta tecnologia.

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Desenvolvo projetos de ferramentas, dispositivos e moldes. Sou engenheiro e trabalho como profissional liberal, não possuindo empresa registrada. Porém considero muito importantes as informações que a revista Ferramental publica e gostaria recebê-la para aprimorar meus conhecimentos. Robson P. Camargo - Projetista autônomo - Passo Fundo, RS

Agradecemos os contatos de: Karina Braga Cygnus - Ribeirão Preto, SP Leandro Tissiano SSA Tornearia - Cambé, PR Léo Roberto dos Santos Fastparts - Estância Velho, RS Marcos Amaral Simoldes Aços - São José dos Pinhais, PR Marcos do Vale Souza Samsung - Manaus, AM Rafael Geremonte Husky - Jundiaí, SP Reginaldo Tassi Instituto Maximiliano Gaidzinski - Cocal do Sul, SC Ricardo Santana Haplós - Sarandi, PR Vanessa Brito do Nascimento Quartzo Aços - Diadema, SP Franciele Spegiorin Fermatec Moldes e Matrizes - Erechim, RS Sílvia Mara Pastore Fatec Faculdade de Tecnologia - São Paulo, SP Todos os artigos publicados na revista Ferramental são liberados para uso mediante citação da fonte (autor e veículo). A Editora se reserva o direito de sintetizar as cartas e e-mails enviados à redação.

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Sede regional da ABIFA Com necessidade de expansão para o interior e visando uma maior aproximação com seus associados e parceiros, a Associação Brasileira da Indústria de Fundição - ABIFA escolheu Piracicaba como sede regional interior, por ser um pólo rico em fundições e indústrias relacionadas ao setor. Bem posicionada, a cidade fica a 160 km da capital São Paulo, facilitando a comunicação com cidades situadas mais ao norte, nordeste e centro oeste do estado. Este escritório possui estrutura para reuniões e realizações de cursos, sendo que vários já foram realizados e há previsões de outros que constam no calendário de cursos. ABIFA Piracicaba 19 3422 0692 www.abifa.org.br abifa.interior-sp@abifa.org.br

realiza seminário intitulado “A competitividade das ferramentarias nacionais na fabricação de moldes”, cujo foco principal é fomentar o debate entre as empresas que compram e vendem moldes. Mais do que ouvir o mercado e mostrar o que as ferramentarias têm feito, é um passo importante para encontrar um caminho rumo a elevação da competitividade do setor. Diferenciação e aumento da produtividade, acesso à tecnologias, linhas de financiamento e ações estratégicas serão assuntos abordados neste encontro. Inscrições podem ser feitas pelo email nathalia@smarttech.com.br. Smarttech 11 3168 3388 www.smarttech.com.br

Prêmio FINEP de inovação 2010

Seminário sobre ferramentarias O mercado de moldes no Brasil enfrenta, em larga escala, a concorrência internacional. Consumidores brasileiros estão importando massivamente moldes, causando ociosidade do parque ferramenteiro nacional e dificuldades financeiras para as empresas do setor. Objetivando analisar este cenário, a Smarttech Programação 08:30h

Recepção

09:00h

Abertura

09:15h

Os prós e contras da compra de moldes na China. Um exemplo da construção civil - André da Silveira - Astra S.A.

09:50h

Benchmark: Um retrato competitivo das ferramentarias no mundo - Eduardo Urias Elabora Consultoria

10:40h

O status e evolução do mercado de softwares de simulação no Brasil. Foco na qu alidade do produto - Mário Carneiro - Grupo Smarttech

11:15h

Capacitação: Softwares de simulação e projeto como fonte de conhecimento - Álvaro Lopes Autodesk Brasil

11:50h

Almoço

13:30h

Estruturação interna para receber moldes chineses. Exemplo do me rcado automotivo Zenilton Andrade Souza - Valeo Iluminação

14:05h

Resultados do III Enafer. O que as ferramentarias no Brasil estão fazendo Christian Dihlmann - Revista Ferramental

14:40h

Diferenciação no projeto. Avaliação estrutural e vida útil de moldes de injeção - Mário Carneiro Grupo Smarttech

15:30h

Um molde diferenciado pela tecnologia embarcada - Cleber Silva - Polimold Aço: Fonte de redução de custo na manufatura do molde - André Luiz Slaviero - Villares Metals

16:05h

A FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos lança o Prêmio FINEP de Inovação, que foi criado para reconhecer e divulgar esforços inovadores realizados por empresas, instituições científicas e tecnológicas ICTs e inventores brasileiros, desenvolvidos no Brasil e já aplicados no País ou no exterior. As empresas e instituições inovadoras são aquelas que desenvolvem soluções em forma de produtos, processos, metodologias e/ou serviços novos ou significativamente modificados, tendo lançado para o mercado ou para a sociedade ao menos uma dessas soluções nos últimos três anos. Podem concorrer ao prêmio as empresas ou ICTs, públicas ou privadas, OSCIPs e Organizações Não Governamentais (ONG) com sede no Brasil e que tenham a inovação como elemento relevante em suas estratégias de atuação. Na categoria Inventor Inovador, podem concorrer pessoas físicas que tenham patentes concedidas pelo órgão responsável - INPI Julho/Agosto 2010

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e cujo objeto esteja comercializado. Está vedada a participação das empresas e instituições que tenham sido vencedoras regionais e nacionais no Prêmio FINEP de Inovação 2009. O Prêmio 2010 tem duas etapas: Regional, com as respectivas categorias de Micro/Pequena Empresa, Média Empresa, Instituição Científica & Tecnológica - ICT, Tecnologia Social, Inventor Inovador e Gestão da Inovação e; Nacional, com as categorias de Grande Empresa e Demais Categorias (Cada vencedor regional concorre automaticamente, em uma segunda etapa, ao prêmio nacional dentro de sua categoria). Os vencedores da etapa regional, além de concorrerem à etapa nacional, terão como principal prêmio a disponibilização de recursos financeiros não reembolsáveis (até R$ 500 mil para micro e pequena empresa / ICT / Tecnologia Social / Gestão da inovação, R$ 1 milhão para média empresa e R$ 120 mil para inventor inovador) para futuros projetos de inovação. Na etapa nacio-

nal, a principal premiação é a disponibilização de recursos financeiros não reembolsáveis em adição àqueles conquistados na etapa regional. Para as grandes empresas, participantes apenas da etapa nacional, a premiação pode chegar a R$ 2 milhões. A inscrição é feita mediante o preenchimento completo do formulário, disponível no endereço eletrônico www.finep.gov.br/premio e o prazo é até 30/julho/2010. FINEP 21 2555 0510 www2.finep.gov.br/premio/index.php

Missão empresarial à Euromold Será realizada, de 27/11 a 04/12/2010, missão empresarial à Euromold (Feira Internacional de Moldes, Ferramentas, Design e Desenvolvimento de Produtos), que ocorre em Frankfurt, na Alemanha. A organização é da Fundação Empreender - FE em conjunto com o Núcleo de Usinagem e Ferramentaria da Associação Empresarial de Join-

ville - ACIJ, com o objetivo de conhecer novas tecnologias, articular contatos comerciais e fortalecer o setor nacional de ferramentarias. Além do amplo leque de informações disponíveis na feira sobre projeto de ferramentas, tecnologias de fabricação, controle dimensional e de produção, prototipagem, tratamentos térmicos e superficiais, materiais, simulação e garantia da qualidade, as visitas técnicas à empresas do setor ferramenteiro alemão contribuem para agregar ainda mais conhecimento aos empresários brasileiros. A intenção dos organizadores é tornar essa forma de aquisição de tecnologias e ampliação da rede de relacionamento uma ação constante no país. A missão é acompanhada de intérprete para que o participante possa extrair o máximo de informações na viagem. Fundação Empreender 47 3461 3355 lucilena@fe.org.br www.fe.org.br

CONEXÃO WWW A Biblioteca On-Line do SEBRAE (Serviço Brasileiro de Apoio às Micro e Pequenas Empresas) é um espaço aberto à construção e compartilhamento do conhecimento, que visa contribuir para o contínuo aprendizado do empreendedorismo, auxiliando o desenvolvimento e o fortalecimento dos pequenos negócios. Entre as diversas áreas abrangidas em “textos completos”, o empresário ferramenteiro terá excelente material de consulta sobre os temas economia, gestão financeira, legislação, qualidade, gestão orçamentária, logística, tecnologia da informação, gestão de pessoas, gestão empresarial, marketing e propriedade intelectual. Já na seção “Catálogos” direciona para o canal “edição SEBRAE”, que dá acesso gratuito aos empresários, futuros empreendedores e pessoas interessadas às sinopses dos livros publicados pelo Sistema SEBRAE. No canal “o que há nas livrarias” promove o compartilhamento, disseminação e geração do conhecimento com informações sobre produtos editoriais de interesse das micro e pequenas empresas e empreendedores candidatos. www.biblioteca.sebrae.com.br Fundada em 8 de julho de 1901, a Câmara de Indústria, Comércio e Serviços de Caxias do Sul (CIC) é uma entidade de classe civil, sem fins lucrativos, que congrega pessoas jurídicas que exercem atividades empresariais na região Nordeste do Estado do Rio Grande do Sul. É a maior e mais expressiva entidade de classe do interior do Estado. Possui em seu quadro de associados aproximadamente mil pessoas jurídicas de micro, pequeno, médio e grande portes que representam os segmentos da indústria, do comércio e dos serviços. Desde sua fundação, tem como principal objetivo atuar de forma pró-ativa para servir de modelo à comunidade de negócios, visando ao fortalecimento da livre iniciativa e da capacidade de empreender e competir. Na página eletrônica da CIC o usuário tem acesso aos objetivos, benefícios e história da entidade, cursos e eventos, projetos e um banco de currículos, além de acesso à informações do município. www.cic-caxias.com.br

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PITER ALVES DE SOUSA - piter.sousa@bodycote.com BRUNO OTÁVIO DE CASTRO CARDOSO - bruno.cardoso@bodycote.com CARLOS HUMBERTO SARTORI - carlos.sartori@bodycote.com LINTHA DA COSTA BATTISTI - lintha.eng@gmail.com

Oxinitrocarbonetação aplicada a componentes de moldes e matrizes

processo de oxinitrocarbonetação apresenta resultados satisfatórios na prevenção de ataques químicos a superfície de componentes de ferramentas, através da associação de dois tratamentos: nitrocarbonetação seguida de oxidação. Como alternativa ao processo corriqueiro realizado em banhos de sais fundidos, que exige uma série de cuidados quanto ao meio ambiente, é possível aplicar o processo realizado em sua totalidade em gás, uma vez que é estável, não poluente e economicamente viável para aplicação em componentes de moldes e matrizes, sendo possível obter elevada resistência ao ataque químico.

O desenvolvimento de novos materiais exige uma evolução nas características das ferramentas utilizadas em seu processamento, elevando sua performance e proporcionando sustentabilidade dos processos de fabricação. Dentro das possibilidades de melhoria na fabricação de um ferramental, as principais estão relacionadas com modificações de propriedades do aço a partir do qual o ferramental é obtido, sendo na realização de tratamentos térmicos específicos ou ainda de processos associados à engenharia de superfície. Entre os mecanismos de falha de ferramentas e seus componentes, a corrosão desponta como um dos fenômenos responsáveis por baixo rendimento, sendo retardada apenas pela aplicação de tratamentos superficiais. A oxinitrocarbonetação aparece como uma interessante alternativa, aliando as características da nitretação1 à oxidação2, na prevenção da corrosão em componentes de moldes e de matrizes. A aplicação da nitretação em buchas, colunas e pinos de extração (figura 1) como substituição a cementação3, surgiu como uma interessante alternativa, refletindo em aumento de rendimento e Figura 1 - Exemplo de componentes de moldes

economia com processos de usinagem. Enquanto a utilização da cementação envolve a necessidade de sobre metal para compensação das deformações resultantes do processo de têmpera4, a nitretação é aplicada às peças já acabadas, sendo um processo a baixa temperatura, sem alteração da microestrutura do material e, consequentemente, sem deformação. O processo ainda implica na redução do lead time5 da fabricação dos componentes, assim como nos custos de logística, tendo a nitretação como a última operação. A oxidação posterior à nitretação começou a ser empregada apenas com finalidade estética, em 1976. Entretanto, em 1982, estudos demonstraram que a camada oxidada composta por Fe3O4 aumentava a resis1 Nitretação: Tratamento termoquímico em que se promove o enriquecimento superficial com nitrogênio. 2 Oxidação: antigamente, o termo oxidação significava combinar-se com o oxigênio. A partir do conhecimento da estrutura dos átomos verificou-se que, quando um elemento ou uma substância combinava-se com o oxigênio, perdia elétrons. Atualmente, o termo significa perder elétrons, não necessariamente em presença de oxigênio [1]. 3 Cementação: tratamento termoquímico em que se promove enriquecimento superficial com carbono. 4 Têmpera: Tratamento térmico caracterizado pelo resfriamento em velocidade superior a velocidade crítica de têmpera de uma liga ferro-carbono, a partir de uma temperatura acima da zona crítica para os aços hipoeutetóides e geralmente dentro da zona crítica para os aços hipereutetóides, resultando em transformação da austenita em martensita. 5 Lead time: do inglês, significa tempo de aprovisionamento. Representa o período entre o início de uma atividade, produtiva ou não, e o seu término. A definição mais convencional em gerenciamento da cadeia de fornecimentos é o tempo entre o momento de entrada do material até à sua saída do inventário. Entretanto, muitas vezes é confundido ou tem até o mesmo significado que ciclo [1].

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tência à corrosão dos materiais tratados, sendo empregado em um primeiro momento na indústria automobilística [2]. A figura 2 apresenta uma análise do efeito da oxidação após a nitrocarbonetação na resistência à corrosão, em ensaio conforme norma ASTM6 B 117. Observa-se que, para o mesmo tempo de exposição ao meio salino, a camada composta pela nitrocarbonetação seguida de oxidação apresenta um ganho considerável quanto ao surgimento de pontos de corrosão. A nitrocarbonetação envolve a adição conjunta de nitrogênio (90-95%) e carbono (5-10%), tendo como objetivo a formação de uma camada branca com elevada resistência ao desgaste, composta por nitretos, carbonetos e carbonitretos, dependendo do material. Sua composição é função dos elementos de liga do aço e da composição do meio usado para transferência de carbono e nitrogênio [2, 3, 4]. As camadas produzidas por nitrocarbonetação e posterior oxidação geralmente consistem de três zonas: Ÿ A transição para o substrato é constituída pela camada de difusão com espessura 0,1 a 1,0 mm. A presença de (carbo)nitretos precipitados e nitrogênio intersticialmente dissolvido aumentam a dureza e resistência à fadiga do material nessa região; Ÿ A camada de compostos geralmente com espessu-ra entre 5 a 30 μm, consiste de (carbo)nitretos ε e γ; Ÿ A camada mais externa é a camada de óxidos (0,5 a 3 μm) e a composição química é Fe3O4 (magnetita). A figura 3 apresenta uma micrografia de camada oxinitrocarbonetada.

Figura 3 - Micrografia de camada oxinitrocarbonetada, destacando a camada de compostos (branca) e camada de óxidos (acima dela). [5]

A camada de compostos apresenta elevada dureza e garante boa resistência ao desgaste, especialmente se constituída de nitretos ε. A camada de óxido pode funcionar como uma camada passiva sobre a camada de compostos desde que não existam micro-trincas, penetração do meio corrosivo pela camada ou dissolução da mesma no meio de atuação [3, 4]. Para obtenção de boa adesão da camada de óxidos é importante que na mesma não existam tensões de tração (para evitar micro-trincas), mas que as tensões compressivas da mesma sejam limitadas (para evitar flambagem). Um bom controle dessas tensões pode ser obtido através do parâmetro Pilling-Bedworth (PB) que avalia a relação entre os volumes específicos por átomo metálico de óxido e substrato no caso do crescimento por difusão de anion de oxigênio. Para valores de PB menores que 1 temos tensões de tração na camada de óxido e para valores de PB maiores que 1 temos tensões compressivas na camada de óxido. A tabela 1 mostra valores do coeficiente PB para

Sistema óxido / substrato Nitrocarbonetado

Pontos de corrosão

10 8 Nitrocarbonetado e oxidado

6 4

Coeficiente PB

Fe3O4 / a - Fe

2,09

Fe3O4 / g’ - Fe4N

1,80

Fe3O4 / e - Fe2N1-x (7,3% massa N)

1,79

Fe3O4 / e - Fe2N1-x (11% massa N)

1,69

g-AI2O3 / AI

1,41

Tabela 1 - Valores do coeficiente PB para diversos sistemas óxido-substrato

2 6

0 0

100

200

300

400

500

Horas de exposição ao meio salino

Figura 2 - Gráfico comparativo da resistência à corrosão em salt spray7 (ASTM B117) de um aço carbono nitrocarbonetado e oxinitrocarbonetado. [2]

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ASTM: American Society for Testing and Materials (Sociedade Americana para Ensaios e Materiais) foi fundada em 1898 nos Estados Unidos da América, por um grupo de cientistas e engenheiros, para analisar as frequentes quebras dos trilhos de trem. Como resultado, o grupo desenvolveu uma norma para o aço utilizado nas ferrovias. É responsável pela produção de normas para diversas áreas da indústria, sendo muito usadas na padronização de materiais, como ligas de aço, alumínio, polímeros e combustíveis [1]. 7 Salt-spray: do inglês, névoa de sal. É um método de teste padronizado utilizado para verificar a resistência à corrosão de componentes revestidos [1].

diversos sistemas “óxido-substrato”, mostrando inclusive que maiores teores de nitrogênio na camada ε reduzem o coeficiente PB, garantindo maior resistência à flambagem da camada de óxidos [5]. A concentração suficiente de nitrogênio (com adições carbono) na camada é a chave para uma boa sustentação da camada de óxido proporcionando uma elevada resistência à corrosão. Como essas concentrações são diretamente influenciadas pelos parâmetros de processo, grandes discrepâncias entre tratamentos de oxinitrocarbonetação podem ocorrer, principalmente em processos instáveis e/ou mal controlados [5]. O processo Corr-I-Dur® obedece a certas regras ligadas a equipamento, controle supervisório, controle de atmosfera e parâmetros de processo para garantir repetibilidade de resultados de resistência à corrosão. Na figura 4 pode ser visto um forno utilizado no processo de oxinitrocarbonetação. A figura 5 apresenta uma análise da resistência à corrosão em salt-spray para amostras em aço SAE 4140 e 5140 com diferentes processos de oxinitrocarbonetação. Processos convencionais de oxinitrocarbonetação, sejam eles realizados em plasma, banho de sal ou gás atendem exigências de 96 horas de salt-spray, mas possuem limitações para atender a crescente demanda de 240 horas ou mais [6]. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Para o desenvolvimento deste trabalho foram utilizados corpos de prova em aço SAE 1045 polidos (Rz = 2 μm), com dimensões de Ø 25 mm x 50 mm. O procedimento de preparo da superfície dos corpos de prova objetivou a padronização da rugosidade, já que

Figura 4 - Equipamento destinado ao processo de oxinitrocarbonetação gasosa, pelo processo Corr-I-Dur®

Oxinitrocarbonetação em plasma Oxinitrocarbonetação em gás com oxidação em banho de sal Oxinitrocarbonetação em banho de sal Corr-I-Dur® Corr-I-Dur® Plus

5140 Corr-I-Dur® Corr-I-Dur® plus

4140 Corr-I-Dur® Corr-I-Dur® plus

120

150

180

210

240

270

Horas em salt-spray (o teste foi interrompido após 280 horas) Figura 5 - Resultados de ensaio de salt-spray em amostras oxinitrocarbonetadas por diversos processos. [6]

esta influencia diretamente nos resultados de resistência a corrosão. Destinaram-se dois corpos de prova para cada processo, sendo estes tratados conforme abaixo: Ÿ Nitrocarbonetação em sal + oxidação em banho de sal (processo 1); Ÿ Nitrocarbonetação em gás + oxidação em banho de sal (processo 2) e; Ÿ Nitrocarbonetação e oxidação em gás pelo pro-cesso Corr-I-Dur® (processo 3). Não foram realizadas amostras de oxinitrocarbonetação em processos a plasma devido ao histórico prático e teórico de baixos resultados de resistência a corrosão em salt-spray. Os parâmetros de processo seguem apresentados na tabela 2. As análises realizadas para avaliação da resistência à corrosão e propriedades das camadas obtidas envolveram análises metalográfica, ensaios de microdureza e ensaio de resistência à corrosão em atmosfera salina Processo

Tempo de Nitrocarbonetação

Tempo de Oxidação

Temperatura de Nitrocarbonetação

Temperatura de Oxidação

(1)

3 horas

40 min.

570oC

380oC

(2)

6 horas

40 min.

570oC

380oC

(3)

8 horas

1,5 hora

550oC

450oC

Tabela 2 - Parâmetros de processos para oxinitrocarbonetação das mostras Julho/Agosto 2010

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Camada de compostos: 13 a 15 μm salt-spray conforme DIN8 50021Camada de óxidos: 1μm SS (ASTM B117-73). O perfil de PROCESSO 1 - Curva NHT penetração de nitrogênio foi obtiProfundidade (mm) Dureza HV0,5 do através de técnicas de espec0,05 565 troscopia GD-OES9. 0,10 438 A análise metalográfica foi rea0,15 357 lizada por microscopia óptica con0,20 336 vencional, sendo adotada para 0,25 312 avaliação da morfologia e da esNúcleo 276 HV0,5 + 50 pessura da camada oxinitrocarboFigura 6 - Metalografia da camada oxinitrocarbonetada pelo Processo 1 (oxinitrocarbonetação em netada. O ensaio de dureza foi banho de sal) realizado em escala Vickers10 (miCamada de compostos: 12 a 13 μm crodureza), avaliando em paralelo Camada de óxidos: 1μm a resistência ao desgaste das caPROCESSO 2 - Curva NHT madas nitrocarbonetadas obtidas. Profundidade (mm) Dureza HV0,5 O ensaio em salt-spray foi ado0,05 594 tado com o objetivo de avaliar 0,10 538 0,15 502 através de uma correlação, a re0,20 402 sistência dos processos ao fenô0,25 324 meno de corrosão, já que muitos 0,40 321 ferramentais estão suscetíveis ao Núcleo 276 HV0,5 + 50 ataque por soluções corrosivas. Figura 7 - Metalografia da camada oxinitrocarbonetada pelo Processo 2 (nitrocarbonetação em gás e Um exemplo típico deste ataque oxidação em banho de sal) ocorre no processamento do PVC Camada de compostos: 19 a 21 μm (policloreto de vinila), onde há a Camada de óxidos: 1μm liberação de ácido clorídrico PROCESSO 3 - Curva NHT (HCl), agente com forte poder Profundidade (mm) Dureza HV0,5 0,05 585 corrosivo. 0,10 542 Para as matrizes, há a possibili0,15 508 dade de utilização de aços ino0,20 440 xidáveis ou aplicação de revesti0,25 355 11 mentos PVD , o que não se aplica 0,30 302 em buchas e colunas, em função Núcleo 274 HV0,5 + 50 do alto valor agregado. Sendo asFigura 8 - Metalografia da camada oxinitrocarbonetada pelo Processo 3 (Corr-I-Dur ) sim, a utilização da oxinitrocarbonetação para os demais componentes de um ferDIN: do alemão, Deutsches Institut für Normung (Instituto Alemão para ramental se lança como alternativa na prevenção de Normatização) é a organização nacional na Alemanha para padronização, representante da Internation Standarization Organization (Organização fenômenos de corrosão. ®

Internacional para a Padronização - ISO) no país. GD-OES: do inglês Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy, significa espectroscopia por emissão ótica luminosa. Está se tornando uma das mais importantes técnicas para análise direta de sólidos [1]. 10 Vickers: é um método de classificação da dureza dos materiais baseada em um ensaio laboratorial. Neste método, é usada uma pirâmide de diamante com ângulo de diedro de 136º que é comprimida, com uma força arbitrária "F", contra a superfície do material. Calcula-se a área "A" da superfície impressa pela medição das suas diagonais. A grande vantagem deste método é a pequena impressão deixada, sendo que este procedimento é utilizado em ensaios de micro e nano-dureza. As desvantagens são a necessidade de preparar a amostra previamente e o uso de um microscópio adequado. 11 PVD: do inglês Physical Vapour Deposition, significa deposição física de vapor. Trata-se de um processo descoberto acidentalmente por Faraday, que observou a deposição de partículas na superfície interna de bulbos de lâmpadas incandescentes oriundas da explosão do filamento. O processo consis9

RESULTADOS E DISCUSSÕES Metalografia e avaliação da curva de dureza As figuras 6, 7 e 8 demonstram os resultados obtidos para os processos 1, 2 e 3 respectivamente. Ensaio de salt-spray Os parâmetros para ensaio salt-spray, conforme norma DIN 50021-SS (ASTM B117-73), usados para o ensaio, estão apresentados na tabela 3. Após 80 horas, as amostras oxinitrocarbonetadas pe14

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%NaCl em massa

Temperatura

50 (+/-5) g/l

35 (+/-2) C

6,5 a 7,2

Tabela 3 - Parâmetros para ensaio salt-spray conforme norma DIN 50021-SS (ASTM B 117-73) utilizados no ensaio

lo processo 2 (nitrocarbonetação em gás e posterior oxidação em banho de sal) apresentaram distinta corrosão comparadas às amostras do processo 1 e 3 que não apresentaram nenhum indício de formação. Após 120 horas de salt-spray as amostras oxinitrocarbonetadas pelo processo 1 (nitrocarbonetação em sal e posterior oxidação em banho de sal) apresentaram os primeiros indícios de corrosão e após 160 horas apresentavam severa corrosão. As amostras oxinitrocarbonetadas pelo processo Corr-I-Dur® não apresentaram nenhum sinal de corrosão, mesmo após 320 horas de salt-spray, quando o ensaio foi interrompido (figura 9).

Figura 10 - Perfil de nitrogênio na camada nitrocarbonetada obtida pelo processo 3 (Corr-I-Dur®), apresentando profundidade de 20 μm e %N em massa = 10

Figura 11 - Perfil de nitrogênio na camada nitrocarbonetada obtida pelo processo 2 (nitrocarbonetação em gás com posterior oxidação em sal), apresentando profundidade de 14 μm e %N em massa = 7,5 Figura 9 - Resultados obtidos no ensaio de salt-spray realizado para as amostras ensaiadas neste trabalho. (*) O ensaio foi interrompido após 320 horas.

DISCUSSÕES Através do levantamento do perfil de penetração de nitrogênio obtido por GDOES, verifica-se que o teor de nitrogênio (% em massa) na camada de compostos obtida pelo processo 3 (Corr-I-Dur®) é superior ao dos outros processos. Conforme discutido anteriormente, maiores teores de nitrogênio na camada de composto elevam a resistência à corrosão, principalmente por propiciarem a formação de uma camada de óxido mais estável. As figuras 10 e 11 mostram o perfil de penetração de nitrogênio para o melhor e pior resultado no ensaio de salt-spray, isto é: processo 3 e processo 2 respectivamente. CONCLUSÕES O processo de oxinitrocarbonetação é uma exce16

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lente escolha para elevar a resistência ao desgaste e corrosão de componentes de moldes e matrizes como colunas, buchas e réguas. A resistência à corrosão obtida pelo processo Corr-I-Dur® é superior aos processos convencionais de oxinitrocarbonetação envolvendo banhos de sais (ou mesmo plasma), além de ser uma tecnologia ecologicamente correta. te de deposição em vácuo onde, primeiramente, um material é transformado em vapor, então é transportado nessa fase e por último é depositado na superfície de um substrato. Este processo permite depositar uma infinidade de metais puros e ligas (como ouro, cromo, e outros) bem como uma série de nitretos e outros compostos [7]. 12 pH: refere-se a uma medida que indica se uma solução líquida é ácida (pH < 7, a 25 ºC), neutra (pH = 7, a 25 ºC), ou básica/alcalina (pH > 7, a 25 ºC). É o símbolo para a grandeza físico-químico ‘potencial hidrogeniônico’. Essa grandeza indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma solução aquosa. O termo pH foi introduzido, em 1909, pelo bioquímico dinamarquês Soren Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) com o objetivo de facilitar seus trabalhos no controle de qualidade de cervejas (à época trabalhava no Laboratório Carlsberg, da cervejaria homônima). O "p" vem do alemão potenz, que significa poder de concentração, e o "H" é para o íon de hidrogênio (H +) [1].

Os melhores resultados obtidos pelo Corr-I-Dur® podem ser explicados pelo maior controle do processo, através da avaliação constante do potencial de nitro-

gênio, podendo desenvolver camadas com maior ou menor concentração de nitrogênio, proporcionando formações de camadas de óxido mais estáveis.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] www.wikipedia.org.br [2] Silva, André Luiz V. da Costa e; Mei, Paulo Roberto; Aços e ligas especiais. Edgard Blücher, 2006. [3] ASM Handbook: Volume 4 - Heat Treating; ASM International, 1991. [4] Totten, George E.; Howes, Maurice A. H.; Steel heat treating handbook. Marcel Dekker, 1997.

[5] Walkowiak G.; Wägner M.; Corr-I-Dur Nitrocarburizing and Oxidizing: Correlation between Layer Constitution and Corrosion Resistance, Proceedings of 8th Seminar of the IFHTSE 2001, 12-14 September, Dubrovnik Cavtat, Croatia, 201207. [6] Warmebehandlung GMBH. Bodycote Research. Process Corr-IDur ®, 2005. [7] www.brasimet.com.br/durotin

Piter Alves de Sousa - Graduado em Tecnologia de Processos Metalúrgicos. É responsável pela Engenharia de Processos na unidade de São Leopoldo da Bodycote Brasimet. Bruno Otávio de Castro Cardoso - Engenheiro Mecânico. É responsável pela Engenharia dos Processos de Nitretação da Bodycote Brasimet. Carlos Humberto Sartori - Engenheiro Metalurgista e Mestre em Engenharia de Metalúrgica e Materiais. Atua como Coordenador da Célula Ferramentas da Bodycote Brasimet Processamento Térmico Unidade São Paulo. Lintha da Costa Battisti - Estudante do curso de Engenharia Industrial e Química. É estagiária de Engenharia da Bodycote Brasimet na unidade de São Leopoldo - RS.

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MONIQUE VALENTIM DA SILVA - monique.valentim@ufrgs.br CAMILA DOS SANTOS TORRES - camila.torres@ufrgs.br LÍRIO SCHAEFFER - schaefer@ufrgs.br

Forjamento: formas e aplicações

forjamento é empregado na fabricação de produtos acabados ou semi-acabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização. Seu emprego na indústria possui vantagens econômicas, pois fornecem produtos de boas propriedades mecânicas por custo inferior aos demais processos de fabricação.

O forjamento, que se baseia na deformação plástica controlada dos metais, tem sido utilizado desde a antiguidade e ainda possui participação significativa nos processos de fabricação modernos. Acredita-se que o forjamento tenha sido originado do trabalho de ferreiros há muitos séculos. Atualmente, existe uma variante de equipamentos de forjamento capazes de produzir diferenciadas formas e tamanhos, desde pregos, turbinas e asas de avião [1]. O forjamento em matriz fechada, que compreende a maior parte do comércio de forjados, continua sendo uma tecnologia importante no setor em nível mundial para metais, mas enfrenta forte concorrência de outros materiais e processos. Os desafios que a indústria de forja enfrenta incluem tempo no desenvolvimento de produtos mais rápidos e ciclos de operações menores [2]. Este artigo apresenta um referencial teórico sobre forjamento, expondo informações sobre a maneira como esse processo pode ser realizado, bem como suas vantagens, desvantagens e etapas. Tem como objetivo abordar de forma geral, assuntos relacionados com o processo. FORJAMENTO O forjamento é um dos processos empregados para transformar metais do estado bruto (geralmente obtidos por processos de siderurgia) em peças acabadas, com propriedades mecânicas, acabamento superficial, e custo competitivo para emprego nas mais variadas aplicações [3]. Na maioria das operações de forjamento emprega-se ferramental constituído por um par de ferramentas de

superfícies plana ou côncava, denominadas matrizes. Embora a maioria das operações de forjamento seja executada a quente, existe uma variedade de peças, tais como parafusos, porcas e engrenagens que são produzidas por forjamento a frio [1]. Hoje em dia, o forjamento, embora seja feito por meio de equipamentos, possui o mesmo princípio desde o início: aplicação individual e contínua de pressão, ou seja, martelamento, ou então, a prensagem [4]. O forjamento com martelo é feito aplicando-se golpes rápidos e sucessivos no metal (figura 1). Desse modo, a pressão máxima acontece quando o martelo toca o metal, decrescendo rapidamente de intensidade à medida que a energia do golpe é absorvida na deformação do material. O resultado é que o martelamento produz deformação principalmente nas camadas superficiais da peça, o que dá uma deformação irregular nas fibras do

cilindro

haste do pistão

êmbolo

bigorna

Figura 1 - Representação de forjamento em martelo [5, 6] Julho/Agosto 2010

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material. Pontas de eixo, virabrequins, discos de turbinas são exemplos de produtos forjados fabricados por martelamento [4]. Na prensagem, o metal fica sujeito à ação da força de compressão em baixa velocidade e a pressão atinge seu valor máximo pouco antes de ser retirada, de modo que as camadas mais profundas da estrutura do material são atingidas no processo de conformação. A deformação resultante é, então, mais regular do que a produzida pela ação dinâmica do martelamento. As peças forjadas apresentam microestrutura homogênea, livre de porosidades e com um fibramento favorável as propriedades mecânicas exigidas em muitos componentes [3]. Palhetas de turbinas e forjados de liga leve são produtos fabricados por prensagem [4]. No forjamento, a durabilidade de uma ferramenta e o fluxo de material na zona de deformação são influenciados por uma série de fatores como, por exemplo, a tensão de escoamento, a deformação, a velocidade de deformação, o atrito entre material e ferramenta e sua geometria [3]. Existem vários tipos de prensas, destacando-se as prensas mecânicas e prensas hidráulicas. A figura 2 mostra um esquema da prensa usada no processo de forjamento. Pela variedade de métodos de trabalho e complexidade de peças, é muito difícil projetar o processo de forjamento sem conhecimento de design1. Já que o planejamento do processo afeta o design, a fabricação e a manutenção de equipamentos, são necessárias pesquisas para melhorar o processo [8, 9]. Forjamento a frio O forjamento a frio é uma deformação plástica de metais, sem aquecimento, onde o material, por compressão, escoa entre a matriz e o macho [10]. Este processo ocorre na temperatura ambiente, sendo particularmente interessante devido ao fato de permitir a fabricação de componentes com grande precisão dimensional, geometrias complexas e com acabamento cilindro de pressão

êmbolo peça base da prensa

Figura 2 - Representação de forjamento com prensa [5, 6]

Ferramental

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próximo ao uso da peça [1]. Materiais não ferrosos como o chumbo, zinco e cobre foram as primeiras aplicações de forjamento a frio. Inicialmente, em relação ao uso do aço, empregou-se quase que exclusivamente aço não ligado. O efeito do encruamento2 provocando um aumento na resistência mecânica foi de extrema relevância. Atualmente já são também deformados a frio aços que apresentam alta resistência mecânica [1]. Todos os aços que apresentam uma determinada ductilidade3 à temperatura ambiente podem ser deformados a frio [1, 3, 4]. Como exemplos de alguns materiais comumente deformados a frio destacam-se: • Aços não ligados: AISI4 1010, 1015, 1020; • Aços ligados: AISI 5115, 6120, 3115; • Aços para tratamentos térmicos: Não ligados: AISI 5140, 4130, 4140, 8620; • Aços inoxidáveis5: Perlíticos: AISI 410, 430, 431 Austeníticos: AISI 302, 304, 316, 321; • Ligas de alumínio: Baixa liga: 1285, 1070, 1050, 1100 Sem encruamento: 3003, 5152, 5052 Com encruamento: 6063, 6053, 6066, 2017, 2024, 7075. Fundamentalmente o processo a frio passa a ter vantagem econômica, dependendo do volume de material e de quanto a peça forjada se aproxima em geometria da peça pronta. É possível ainda, a eliminação de tratamentos térmicos após o forjamento. Não deve ser desconsiderado que o elevado custo do equipamento, somado ao desenvolvimento necessário para definir os passos 1

Design: processo técnico e criativo relacionado à configuração, concepção, elaboração e especificação de um artefato [7]. 2 Encruamento: é um fenômeno modificativo da estrutura dos metais, em que a deformação plástica realizada abaixo da temperatura de recristalização causará o endurecimento e aumento de resiliência (capacidade de um material voltar ao seu estado normal depois de ter sofrido tensão) do metal. Pode ser definido como o endurecimento do metal por deformação plástica [7]. 3 Ductilidade: é a propriedade física dos materiais de suportar a deformação plástica, sob ação de cargas, sem se romper ou fraturar. Ela é caracterizada pelo fluxo do material sob ação de uma tensão cisalhante. Ouro, cobre e alumínio são metais muito dúcteis. O oposto de dúctil é frágil, quando o material se rompe sem sofrer grande deformação. 4 AISI: do inglês American Iron and Steel Institute, que significa Instituto Americano de Ferro e Aço. Os aços ferramenta são classificados de acordo com a sua composição, aplicação ou meio de resfriamento. Os sistemas de classificação em uso atribuem aos aços códigos de identificação, compostos em geral de combinações de letras e números. No Brasil é seguida a classificação AISI, mas também é comum encontrar as classificações estabelecidas pela norma americana SAE (Society of Automotive Engineers = Sociedade de Engenheiros Automotivos) e pela norma alemã DIN (Deutsches Institut für Normung = Instituto Alemão de Normatização). 5 Inoxidável: qualidade do que resiste à oxidação. Em metalurgia é uma liga de ferro (Fe) e cromo (Cr), podendo conter também níquel (Ni), molibdênio (Mo) e outros elementos, que apresenta propriedades físico-químicas superiores aos aços comuns, sendo a alta resistência à oxidação atmosférica a sua principal característica [7].

de trabalho, pode ter como consequência a necessidade de se produzir um número elevado de peças para tornar o processo economicamente competitivo. Em geral o rendimento só pode ser determinado com base em cálculos comparativos ou com base em experimentos [1]. Os desenvolvimentos teóricos são extremamente importantes quando se deseja minimizar a quantidade de experimentos para se atingir o produto final. Principalmente no cálculo de custo para a comparação de dois processos, para evitar a realização de experimentos, a utilização de teorias tem sido de grande importância para a simulação do processo onde se deseja prever o fluxo de material. As teorias mais empregadas são: teoria dos elementos finitos e teoria do limite superior [1]. Sobre os materiais é importante o conhecimento dos seguintes fatores: • Tratamento térmico antes de forjar; • Estrutura metalográfica; • Tamanho de grão; • Texturas - linhas de segregação; • Velocidade de deformação; • Comportamento da curva de escoamento; • Ductilidade. Em relação à Curva de Escoamento é importante observar que o trabalho de conformação dá origem a um aumento de temperatura. As curvas de escoamento em função da temperatura são parâmetros técnicos de fundamental importância na definição das etapas de processo [1]. Em relação aos processos de fabricação como usinagem, solda, conformação a quente, e outros, a conformação a frio apresenta as seguintes vantagens e desvantagens: Vantagens: • Menor quantidade de matéria prima requerida (a peça pode ser obtida em sua forma final sem nenhuma perda de material ou com pequena quantidade de sobremetal para usinagem ou ainda necessitando apenas operações de furação ou rebarbação); • Redução ou eliminação de operações subsequentes (mesmos motivos anteriores); • Melhoria das propriedades mecânicas da peça devido ao trabalho de conformação realizado no material (em geral aumenta o limite de ruptura, o limite de escoamento e a dureza, além de se obter uma estrutura granular orientada na direção do trabalho mecânico aplicado); • Possibilidade de utilização de matéria-prima mais barata; • Obtenção de formas especiais;

• Alta produtividade; • Precisão dimensional; • Bom acabamento superficial; • A proteção contra a corrosão é aumentada devido à operação de fosfatização [1]. Desvantagens: • Necessidade de prensas de maior capacidade; • Pressões elevadas nas ferramentas, necessitando-se assim materiais especiais e em geral de alto custo; • Necessidade de recozimentos intermediários para obtenção de grandes deformações; • Viável economicamente apenas para lotes grandes de peças; • Tempos de preparação de máquina e ajuste do ferramental (setup6) maiores [1]. Forjamento em matriz aberta No forjamento de matriz aberta, o material é conformado entre matrizes planas ou de formato simples que, normalmente, não se tocam [11]. A figura 3 apresenta esquematicamente o processo de forjamento em matriz aberta. Este tipo de forjamento é utilizado na conformação de peças grandes, com formas mais simples e em pequenos números. Também é utilizado para pré-conformar peças que serão submetidas posteriormente a operações de forjamento mais complexas. Forjamento em matriz fechada No forjamento em matriz fechada, a conformação do material ocorre entre duas metades de matriz que possuem impressões com o formato que se deseja fornecer à peça. A figura 4 mostra esse procedimento. A deformação ocorre em alta pressão em uma cavi-

matriz superior tarugo

peça forjada

matriz inferior

Figura 3 - Forjamento em matriz aberta [4]

Setup: tempo de preparação. São as tarefas necessárias e relativas às atividades de preparação de um equipamento, desde o momento em que se tenha completado a última peça boa do lote anterior até o momento em que se tenha feito a primeira peça boa do lote posterior. Julho/Agosto 2010

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matriz superior peça bruta peça forjada matriz inferior

durante a elaboração do processo, a simulação vem se tornando uma etapa cada vez mais importante do forjamento. A simulação vai desde ensaios simples com materiais de fácil modelagem até elaboradas simulações computacionais [14]. Um exemplo do uso da simulação no forjamento pode ser visto na figura 6 que apresenta a geometria de uma peça e o ferramental com o tarugo posicionado, respectivamente, gerados através de programas de CAM9.

Figura 4 - Forjamento em matriz fechada [4]

dade fechada ou semi-fechada permitindo assim a obtenção de peças com tolerâncias dimensionais menores do que no forjamento em matriz aberta. Nos casos em que a deformação ocorre dentro de uma cavidade totalmente fechada é fundamental a precisão na quantidade fornecida de material: uma quantidade insuficiente implica falta de enchimento da cavidade e falha no volume da peça; um excesso de material causa sobrecarga no ferramental, com probabilidade de danos ao mesmo e ao maquinário. Dada a dificuldade de dimensionar a quantidade exata fornecida de material, é mais comum empregar um pequeno excesso. As matrizes são providas de uma zona oca especial para recolher o material excedente ao término do preenchimento da cavidade principal. O material excedente forma uma faixa estreita (rebarba) em torno da peça forjada. A rebarba exige uma operação posterior de corte (rebarbação) para remoção. Forjamento de Precisão O forjamento de precisão é o processo de deformação plástica que visa obter forjados com todas as dimensões, ou algumas delas, iguais às do produto acabado, sendo denominados, respectivamente, de net shape7 e near net shape8 [12, 13]. A figura 5 mostra alguns componentes obtidos por meio de forjamento de precisão. Simulação Para minimização de erros de projeto e maior certeza

Figura 6 - (a) Geometria da peça forjada e (b) geometria das matrizes

CONCLUSÃO De todos os processos de fabricação, pode-se concluir até o momento que a conformação mecânica, em especial o processo de forjamento, desempenha um papel fundamental. Ele permite produzir componentes com excelentes propriedades mecânicas e mínima perda de material, oferecendo dessa forma, um menor custo de fabricação. Além disso, se consegue, a partir de uma geometria relativamente simples, após aquecimento ou não, entre uma ou mais operações, gerar outro compoREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Schaeffer, L.; Forjamento. Introdução ao processo. Porto Alegre. Imprensa Livre, 2001. [2] Domblesky, J.; Kraft, F.; Druecke, B.; Sims, B.; Welded preforms for forging. Journal of Materials Processing Technology 171 (2006) 141–149. [3] Schaeffer, L. Introdução ao projeto de ferramentas para forjamento a quente em matriz fechada. Ferramental, 2006. [4] [http://www.gefmat.furg.br/material_did/conformacao/ForjamentoUFSC.pdf] Acessado em 22 de setembro de 2009. [5] [http://www.lascousa.com/] Acessado em 23 de setembro de 2009. [6] Chiaverini, V.; Tecnologia mecânica - Processos de fabricação e tratamento. Editora McGraw-Hill, Vol. 2, 2º Ed. 1986. [7] Wikipédia; www.wikipedia.com 7

Figura 5 - Peças forjadas no Laboratório de Transformação Mecânica da UFRGS: (a) Cruzeta forjada a frio e (b) Ponta de eixo forjada a quente

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Net shape: do inglês, significa formato final de um produto. Near net shape: do inglês, significa formato do produto muito próximo do final. 9 CAM: do inglês Computer Aided Manufacturing, significa fabricação assistida por computador. 8

8] Osakada, K.; Yang, G. B.; Application of neural network to an expert of cold forging. International Journal of Machine Tools and Manufacture. Vol. 31, N. 4, pp. 577-587, 1991.

volvimento de peças para a indústria aeronáutica empregam processos sofisticados. Revista Metalurgia e Materiais, Caderno Técnico, pp. 591-593, 2005.

[9] Kim, H. S.; Im, Y. T.; An expert system for cold forging process design based on a depth-first search. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 95, pp. 262-274, 1999.

[12] Kudo, H.; Towards net-shape forming. Journal of Materials Processing Technology, Vol. 22, pp. 307-342, 1990.

[10] Callister, JR.; Willian D.; Ciência e engenharia de materiais: Uma introdução. 5ª ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2002. [11] Randon, V.; Neto, V. P.; Ligas avançadas utilizadas no desen-

[13] Shipley, R. J.; Metals Handbook, Precision Forging, 9ª Edição, ASM, Metals Park, Ohio, Vol. 14, pp. 158-175, 1988. [14] Lima, D. R. S.; Desenvolvimento de tecnologia de forjamento de aço AISI 8640 destinado à produção de brocas de perfuração. Dissertação, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2007.

Monique Valentim da Silva - Formada em Engenharia Industrial Mecânica pela Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões URI e Mestranda do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGEM), na área de processos de fabricação da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) no Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM). Engenheira de Produtos da empresa Spheros Climatização do Brasil, de Caxias do Sul, RS. Camila dos Santos Torres - Formada em Engenharia Metalúrgica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais (PPGEM) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) no Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM). Lírio Schaeffer - Engenheiro Mecânico e Mestre em Engenharia de Minas, Metalúrgica e Materiais pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e Doutor na área de Conformação Mecânica pela Universidade Técnica de Aachen na Alemanha (Rheinisch-Westfalischen Technischen Hochschule - RWTH). Coordenador do Laboratório de Transformação Mecânica (LdTM) do Centro de Tecnologia da Escola de Engenharia da UFRGS. Pesquisador na área de Mecânica, Metalurgia e Materiais do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), professor das disciplinas relacionadas aos processos de fabricação por conformação mecânica e vinculado ao programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Minas e Energia (PPGEM) da UFRGS. Consultor ad-hoc da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, na Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico. Autor de vários livros sobre conformação mecânica.

Entenda seu CNC Alarme de bateria do NCK

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A bateria do NCK mantém os dados na memória SRAM quando os módulos estão desligados. O nível de tensão dessa bateria é monitorado pelo sistema, e se algum problema ocorrer, alguns alarmes são gerados na tela do SINUMERIK: Alarme

Descrição

2100 NCK battery warning threshold reached

O nível de tensão da bateria do NCK atingiu o limite de pré-aviso (2,7 - 2,9 V). Solução: A bateria deve ser substituída nas próximas 6 semanas. Após este período, a tensão pode cair abaixo do limite de 2,4 - 2,6 V.

2101 NCK battery alarm

O nível de tensão da bateria NCK respondeu durante a operação cíclica (2.4 - 2.6 V). Solução: Se a bateria do NCK é substituída sem interromper a alimentação do módulo, não há perda de dados (somente 840D). Isso significa que a produção pode continuar sem tomar quaisquer medidas adicionais. Um capacitor de buffer no NCK mantém a tensão de alimentação por 15 minutos e a bateria pode ser substituída no prazo indicado, mesmo quando o controle é desligado.

2102 NCK battery alarm

O nível de tensão (2,4 - 2,6 V) da bateria NCK foi detectado durante a inicialização do sistema. Solução: Retire a unidade de bateria / ventilador do NC e substitua a mesma. O sistema deve ser reinicializado, uma vez que os dados da memória SRAM foram perdidos devido ao baixo nível de tensão da bateria. Os seguintes dados podem ter sido perdidos: - Dados de máquina NC e PLC; - Dados de Drive; Dados de opcionais; - Dados de definição (GUD, e outros); - Variável de usuário; - Ciclos e macros; Programa PLC básico; - Programa de usuário do PLC; - Dados do usuário PLC.

Atenção: ! Para retirar o conjunto de bateria e ventilador do módulo NCU-box atente-se aos barramentos DC link! O barramento permanece carregado durante 5 minutos mesmo depois de desligar a fonte do SIMODRIVE. Um curto-circuito pode causar danos ao operador e destruir os módulos. ! A bateria somente deve ser substituída após a desenergização do equipamento. Os dados são mantidos na memória durante aproximadamente 15 minutos. ! Tenha sempre um backup de dados completo (NC, PLC, dados de usuário, programas, e outros) e atualizado para uma possível restauração caso seja necessário a substituição da bateria do NCK.

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ALEXANDRE DE SOUZA - desouza.alexandre@bol.com.br DIETER FICHTNER - gkd.fichtner@t-online.de

Fabricação de precisas formas geométricas utilizando um processo de usinagem combinado: ECDM Electro Chemical Discharge Machining

combinação de duas tecnologias de usinagem não-convencional, formando o ECDM, possibilita usinar formas geométricas com altas taxas de remoção de material e baixa rugosidade superficial. A nova tecnologia tem mostrado resultados positivos junto ao processo de execução de microfuros.

Forte redução dos custos industriais de produção, considerável aumento das exigências em relação aos aspectos geométricos da peça a ser produzida e elevados índices de capabilidade1 de processo (cp/cpk2) são alguns dos mais importantes fatores dentro da área de processos industriais de fabricação que estão possibilitando em muitas situações práticas a utilização de formas combinadas de processo de usinagem. A combinação de duas tecnologias de usinagem não-convencional3, por exemplo, a eletroerosão por faíscas (EDM - Electro Discharge Machining = Usinagem por descarga elétrica) e o processo de remoção eletroquímica (ECM - Electro Chemical Machining = Usinagem eletro-química), forma o denominado processo ECDM (Electro Chemical Discharge Machining = Usinagem por descarga eletroquímica), o qual está sendo utilizado na indústria metal-mecânica para a produção de peças através de materiais eletricamente condutores. Esta nova tecnologia de usinagem não-convencional possibilita usinar formas geométricas com elevadíssimas taxas de remoção de material e com baixa rugosidade superficial através de mecanismos eletroquímicos e térmicos. Uma das importantes aplicações do processo de usinagem combinado ECDM encontra-se dentro da área automobilística na fabricação de microfuros4 com diâmetros em torno de 0,3 mm (figura 1) para sistemas de injeção à gasolina. As características geométricas dos microfuros produzidos através deste processo têm a função de injetar precisamente o combustível dentro da câmara de combustão do cilindro do motor, de modo que possa ser minimizado o consumo de combustível e

Microfuro com Ø = 0,3 mm

Pré-furo

Microfuro e Pré-furo usinados com o processo ECDM

Raio de arredondamento junto ao Diâmetro do Microfuro

Figura 1 - Exemplo de microfuro com diâmetro de 0,3 mm fabricado através do processo ECDM [1]

mantendo ao mesmo tempo o nível de emissões a um patamar bem reduzido. O processo ECDM apresenta no geral, um elevado potencial tecnológico dentro da área de microusinagem para a produção de precisas formas geométricas e pode ser em muitas situações da engenharia uma boa alternativa ao processo de eletroerosão por faíscas. Uma peça usinada através da tecnologia ECDM apresenta em si aspectos tecnológicos relacionados aos processos EDM e ECM. 1

Capabilidade: ou capabilidade de processo, é a faixa total de variação inerente de um processo estável. Os índices e taxas que medem a capabilidade, ou seja, a capacidade de um dado processo fabricar produtos dentro da faixa de especificação, surgiram dos estudos sobre Controle Estatístico de Processo (CEP) realizados pelo Dr. Walter Shewhart do Bell Laboratories na década de 20 [1]. 2 Capabilidade (Cp): conhecido como Capabilidade de Máquina, é definido como o intervalo de tolerância dividido pela capabilidade do processo. É independente da centralização do processo e o desvio padrão é estimado considerando processos estáveis. Capabilidade (Cpk) é o índice que leva em conta a centralização do processo [1]. 3 Tecnologia não-convencional de usinagem: quando não há contato mecânico entre ferramenta e peça durante o processo de usinagem. 4 Microfuros: furos normalmente com diâmetros abaixo de 0,5 mm. Julho/Agosto 2010

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A figura 2 mostra a tecnologia Subdivisão dos Processos Industriais de Fabricação Mecânica ECDM dentro do abrangente e moderno contexto dos principais gruG6 G4 G3 G2 G1 G5 pos de processos industriais de fabriAlteração das Junção de Separação Conformação Conformação Processo de propriedades superfícies de material mecânica de produtos revestimento cação mecânica (Grupo 3 - Separados materiais Ex. soldagem Ex. laminação semisuperficial ção de material). Ex. têmpera acabados Ex. PVD Ex. fundição Da mesma forma que os processos de remoção ECM e EDM (figura 2 G1.2.6 G1.2.4 G1.2.3 G1.2.2 G1.2.1 G1.2.5 - Grupo 1.2.4), na tecnologia de usiLimpeza Remoção Usinagem com Usinagem com Separação Desmontagem Ex. lavagem ferramenta de ferramenta de sem formação Ex. desmontar nagem ECDM não há um contato de peças geometria não geometria de cavaco componentes mecânico entre a ferramenta (eletrodefinida definida. Ex. Ex. corte mecânicos Ex. retificação torneamento de chapas do-ferramenta) e a peça (eletrodopeça) que está sendo usinada durante G1.2.4.1 G1.2.4.2 ECM EDM o processo de usinagem. Neste processo são geradas descargas elétricas ECDM (Electro Chemical Discharge Machining) de elevada potência através de uma solução eletrolítica com uma determiFigura 2 - ECDM e os principais processos industriais de fabricação mecânica nada condutividade5 controlada em mS/cm (normalmente na prática um eletrólito “pas- ferramenta, melhor acabamento superficial da superfície sivador”, por exemplo, sulfato de sódio, Na2SO4), entre o usinada e, além disso, a diminuição ou a completa elimieletrodo-ferramenta e o eletrodo-peça, as quais provo- nação da região termicamente afetada da peça, isto em cam a remoção de material da peça por meio de um relação à usinagem de microfuros. As características da processo de microfusão. A quantidade de material que é região termicamente afetada na peça usinada estão direremovido da peça e a rugosidade superficial atingida no tamente ligadas ao seu comportamento sob a influência processo de usinagem dependem da estrutura cristalina de solicitações mecânicas. Por estes e outros motivos tecnológicos torna-se viá[3] do material que está sendo usinado, isto é, o resultado do processo ECDM é fortemente influenciado pelas vel o desenvolvimento da tecnologia ECDM em níveis características físicas e químicas do material do eletrodo- mais profundos, de modo que em consequência disso possam ser atingidas consideráveis vantagens tecnolópeça. Para a correta compreensão do princípio físico de fun- gicas deste processo industrial a serem aplicadas diretacionamento da tecnologia ECDM, o qual será descrito em mente na fabricação de um determinado produto, onde detalhes no capítulo seguinte deste trabalho, é necessário qualidade e redução de custos de fabricação são aspectos o exato entendimento dos fundamentos de remoção de indispensáveis. material através das leis da eletrólise e também o correto entendimento dos conceitos físicos de formação de um FUNDAMENTOS FÍSICOS DE REMOÇÃO DE MATERIAL DO PROCESSO ECDM canal de plasma através de um dielétrico gasoso. No processo ECDM a remoção de material da peça A tecnologia de processos combinados ECDM pode ser utilizada não só para a usinagem de aços especiais, onde ocorre de modo eletroquímico e térmico (descargas hoje este processo é utilizado com sucesso, mas também elétricas). O princípio físico de remoção de material de para a fabricação de complexas formas geométricas em uma peça metálica através do processo ECDM pode ser outros materiais usuais da indústria metal-mecânica, tais explicado em detalhes da seguinte maneira (figura 3): como ferro fundido, alumínio e suas ligas, cobre e até mes- primeiramente é aplicada uma tensão elétrica uECM mo ligas especiais da indústria eletro-eletrônica (por exem- (normalmente variando de 20 V a 120 V) entre um eletrodo-ferramenta e uma peça, os quais se encontram plo, materiais supercondutores). Espera-se que o tipo de tratamento térmico sofrido pe- espaçados de uma distância de poucos micrometros (na lo material da peça a ser usinada exerça uma influência faixa de 20 a 100 µm). Entre a peça e o eletrodo encontrasignificativa sobre o resultado de trabalho do processo se uma solução eletrolítica (uma mistura de água desmiECDM, por exemplo, sobre a taxa de remoção de mate- neralisada com baixíssima condutividade elétrica e um rial e sobre a rugosidade superficial da peça (Rz e Ra). Em sal, por exemplo, o sulfato de sódio) e que pode ser comparação ao processo EDM é esperado que a tecno- ajustada, dependendo da aplicação, entre 0,5 e 10 logia de fabricação ECDM possibilite maiores taxas de Condutividade elétrica: no Sistema Internacional de Unidades (SI) é medida remoção de material com baixo desgaste do eletrodo- em Siemens por metro (S/m) [4]. 5

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mS/cm). A tensão u ECM em Volts aplicada entre os eletrodos é controlada por um preciso gerador de descargas elétricas (denominado tecnicamente também como Gerador de Pulsos ECDM), que é uma das unidades fundamentais da máquinaferramenta. O processo de remoção de mateFigura 3 - Forma esquemática do princípio de remoção de material do processo ECDM [2] rial da peça através da tecnologia ECDM desenvolve-se em quatro fases principais (ta, tb, tc e tempo tc ele atinge a superfície da peça. O intervalo de td). Após aplicação da tensão elétrica uECM e trans-corrido tempo desde a aplicação da tensão elétrica uECM até o um determinado intervalo de tempo t a pode ser contato mecânico do volume de gases gerados junto à observado junto à superfície do eletrodo-ferramenta superfície do eletrodo-ferramenta com a superfície da (cátodo) a evolução de um determinado volume de gás V peça é chamado de fase eletroquímica do processo (nesta situação hidrogênio H2) que varia sua quantidade ECDM, ou simplesmente fase ECM do processo ECDM. Após o contato do volume de gases com a superfície com o tempo. O gás hidrogênio que está se formando junto ao cátodo, cujo volume aumenta em direção à da peça pode-se dizer que o espaço entre o eletrodosuperfície da peça (tb), surge como resultado imediato de ferramenta e o eletrodo-peça (também denominado de várias reações de oxi-redução que ocorrem dentro da fenda de trabalho) tornou-se isolado eletricamente atrasolução eletrolítica após a aplicação da tensão elétrica vés da presença do gás hidrogênio, o qual apresenta uma determinada constante dielétrica. uECM. Além da formação de gases na fenda de trabalho, O volume de gás hidrogênio gerado junto ao cátodo aumenta rapidamente com o decorrer do tempo, de ocorre também durante a fase ECM do processo ECDM modo que transcorrido um determinado curto espaço de uma remoção eletroquímica do material da peça, sendo

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que pode ser observado também a passagem de uma determinada corrente elétrica iECM entre a ferramenta e a peça. Junto à superfície da peça forma-se também um pequeno volume de gás oxigênio, o qual pode reagir quimicamente com o material da peça formando uma camada de óxido metálico sobre sua superfície (camada passivadora), que apresenta ainda algumas características elétricas isolantes que podem certamente influenciar o processo de remoção do material da peça. Resumidamente, no decorrer da ECM, fase do processo ECDM (definida através de um tempo tECM), ocorre, como resultado de uma série de acontecimentos eletroquímicos entre os eletrodos, a formação de um determinado volume de gás dentro da fenda de trabalho, uma remoção eletroquímica do material da peça e a passagem de uma corrente elétrica entre a ferramenta e a peça (corrente eletroquímica). Durante a fase ECM do processo ECDM forma-se ainda, entre a fenda de trabalho, uma quantidade de hidróxido metálico que se precipita sobre a superfície da peça (produto de remoção da fase ECM). Íons hidróxidos (OH-) presentes na solução eletrolítica reagem quimicamente com os vários íons metálicos Men+ removidos da peça sob a formação de hidróxidos metálicos não-solúveis. A segunda fase do processo ECDM (a fase térmica do processo, ou também denominada de fase EDM) desenvolve-se em um determinado espaço de tempo tEDM. Após o contato do volume de gases com a superfície da peça a tensão uECM que se encontra aplicada entre os eletrodos provoca a “ruptura” da capacidade dielétrica dos gases que se encontram dentro da fenda de trabalho, a qual provoca a formação de um canal de plasma (descarga elétrica) entre o eletrodo-ferramenta e a peça. Durante o decorrer da fase EDM do processo ECDM desenvolve-se, dentro do canal de plasma, uma elevadíssima temperatura (aproximadamente 10.000ºC ~ 1eV) como consequência da elevada energia cinética de seus íons, moléculas e outras várias partículas. Esta descarga elétrica de alta potência elétrica provoca tanto a fusão do material do eletrodo-ferramenta como do material da peça em forma de uma calota esférica (figura 4), onde há a formação de produtos de remoção na forma de pequenas esferas (partículas de remoção). A calota esférica é também denominada de cratera de descarga, isto é, ela é o resultado de um processo de microfusão de material dos eletrodos. O ponto de fusão e a condutividade térmica do material do eletrodo-ferramenta e da peça exercem uma importante influência sobre a quantidade de material removida da cratera de descarga, isto é, sobre o volume da cratera resultante do processo de descarga elétrica. Após a aplicação de uma tensão elétrica uCM forma-se entre o eletrodo-ferramenta e a peça um pulso ECDM, 30

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Resultado da formação da descarga elétrica

Partículas de remoção

Cratera de descarga

Figura 4 - Características de remoção de material da fase EDM do processo ECDM

caracterizado por um determinado comportamento de tensão e corrente-elétrica (figura 3), os quais são definidos por vários parâmetros (uECM, tECM, uEDM, tEDM). A tensão elétrica durante a fase EDM do processo ECDM (uEDM) depende fortemente das propriedades físicas do material do eletrodo-ferramenta e da peça e pode assumir, desta forma, valores da ordem de 20 a 30 Volts. Na figura 5 podem ser vistas novamente as várias fases do processo ECDM (a fase EDM e ECM) por meio de fotos feitas com a utilização de câmera de alta velocidade (High Speed Framing Câmera - HSFC). Através destas fotos pode ser visualizada, junto ao eletrodo-ferramenta (cátodo), a formação de um volume de gases que se propaga em direção à peça. No contato dos gases com a superfície da peça há a formação de uma descarga elétrica (canal de plasma), cujo volume VPL varia com o decorrer da fase EDM do processo ECDM. Para a realização de remoção de material de uma peça metálica através dos processos ECM, EDM e ECDM é necessária a aplicação de um pulso de tensão elétrica entre um eletrodo-ferramenta e a peça, o qual gera uma determinada corrente elétrica entre eles. A figura 6 mostra uma comparação entre os pulsos de tensão e corrente

Figura 5 - Fotos das fases do processo ECDM com a utilização de câmera fotográfica de alta velocidade em diferentes intervalos de tempo [2]

Tensão [volts] Corrente [A]

O processo EDM

Tempo de pulso (msec)

Figura 6 - Comparação entre as formas dos pulsos de tensão e corrente elétrica dos processos ECM, EDM e ECDM

elétrica dos processos EDM, ECM e ECDM relativos a um determinado intervalo de tempo (normalmente ajustado em microssegundos). Pode ser verificado na figura 6 que o processo ECDM gera uma maior quantidade de corrente elétrica em comparação ao processo EDM, isto é, o processo ECDM apresenta duas parcelas de correntes (Amperes) que são responsáveis pela remoção de uma quantidade de material da peça: uma fração eletroquímica (iECM) e uma eletroerosiva (iEDM). O correto entendimento do complexo princípio físico de remoção de material do processo ECDM é ponto fundamental para a exata compreensão das tecnologias de usinagem que utilizam os fundamentos deste processo para remover material de peças eletricamente condutoras de modo eletroquímico e eletroerosivo, por exemplo, o processo de furação ECDM. Neste processo de usinagem o material da peça é removido através de uma sequência de pulsos ECDM espaçados entre si por um determinado intervalo de tempo, o qual é ajustado precisamente através do gerador de pulsos ECDM da máquina-ferramenta. Podem ser atingidas com o processo ECDM maiores taxas de remoção de material na usinagem de furos de pequenos diâmetros comparativamente ao processo EDM. USINAGEM DE PRECISOS FUROS ATRAVÉS DA TECNOLOGIA ECDM A figura 7 mostra, de forma esquemática, um protótipo de máquina-ferramenta desenvolvido para a usinagem de furos de pequenos diâmetros (< 1 mm) com o processo ECDM. Este equipamento é composto basicamente pelo sistema de fixação mecânica do eletrodoferramenta e do eletrodo-peça, pela unidade de avanço da ferramenta (eixo Z), pelo gerador de pulsos ECDM e também por um sistema eletrônico para análise matemática das características elétricas dos pulsos ECDM. A solução eletrolítica é conduzida dentro da fenda de trabalho por sistema hidráulico especial, formado basicamente por uma bomba de rolos de baixa potência mecânica e por um sistema de controle da temperatura e condutividade elétrica do eletrólito.

Figura 7 - Forma esquemática de máquina-ferramenta para a usinagem de furos com o processo ECDM

Após a aplicação de uma tensão elétrica entre os eletrodos através do gerador de pulsos ECDM, o CNC6 da máquina permite o movimento do eletrodo-ferramenta em direção da peça. A distância entre a peça e a ferramenta torna-se tão pequena, de modo que ocorre assim uma sequência de pulsos ECDM (figura 8) entre eles, o que provoca uma elevadíssima remoção do material da peça eletroquimicamente e termicamente (desenvolvimento de um pulso ECDM). A ferramenta penetra então até uma determinada profundidade na peça, a qual é definida exatamente por meio de uma adequada programação do comando numérico da máquina-ferramenta. Paralelamente ao processo de usinagem podem ser armazenadas no osciloscópio (figura 7), em um pré-definido espaço de tempo, as informações referentes aos pulsos de corrente e tensão elétrica que são estabelecidos entre o eletrodo-ferramenta e o eletrodo-peça durante o processo de furação por meio da tecnologia ECDM. Os pulsos de tensão e corrente elétrica podem ser analisados posteriormente com um programa computacional (software) para análise de sinais (por exemplo, o

Figura 8 - Vários pulsos ECDM em sequência gerados durante o processo de furação [2]

6 CNC: do inglês Computer Numerical Control, que significa comando numérico computadorizado.

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software “VAMOS”). O intervalo de tempo entre dois pulsos em sequência é denominado de tempo de pausa (tp) e é ajustado através do gerador de pulsos ECDM. Este tempo é fundamental para a estabilidade do processo de furação. Um tempo de pausa muito curto pode provocar uma enorme quantidade de curtos-circuitos durante o processo de furação, o que provoca constantes movimentos de reposicionamento do eixo da ferramenta através do sistema de regulagem do processo, o qual está ligado diretamente com o CNC da máquina-ferramenta. O resultado do trabalho do processo de furação ECDM é influenciado por uma série de importantes fatores tecnológicos referentes à máquina-ferramenta, à peça que está sendo usinada, ao material do eletrodo-ferramenta e à solução eletrolítica empregada (figura 9). Um dos grandes desafios do atual estágio inicial de desenvolvimento da tecnologia de furação através do processo ECDM é conhecer as influências dos vários parâmetros do processo sobre o resultado de trabalho.

Figura 9 - Fatores que influem o resultado de trabalho do processo de furação ECDM

INFLUÊNCIA DA CONDUTIVIDADE DA SOLUÇÃO ELETROLÍTICA E DO TIPO DE ELETRÓLITO Os gráficos da figura 10 mostram a influência da condutividade elétrica da solução eletrolítica e da composição química do eletrólito sobre o resultado de trabalho do processo de furação ECDM (tempo de usinagem, diâmetro de entrada do furo e desgaste da ferramenta). Os resultados destes gráficos correspondem à usinagem de microfuros com a utilização de eletrodoferramenta de tungstênio com diâmetro de 0,1 mm. Os microfuros foram usinados em pequenas lâminas de aço inoxidável com uma espessura de 0,6 mm. O diâmetro de entrada do furo corresponde ao lado de entrada da ferramenta no material da peça (figura 10-gráfico 4). No processo de furação ECDM o valor do diâmetro de entrada do furo é maior que o valor do diâmetro de saída. Durante a usinagem de um microfuro com o processo ECDM ocorre uma remoção de material da peça

Figura 10 - Influência do tipo e da condutividade do eletrólito no resultado do trabalho do processo de furação ECDM

Figura 11 - Formação da fenda de trabalho frontal e lateral na usinagem de um microfuro como o processo ECDM

tanto na fenda de trabalho frontal como na lateral (figura 11). Na fenda lateral, isto é, entre a superfície lateral da ferramenta e a parede do microfuro que está sendo usinado ocorre uma remoção de material predominantemente de modo eletroquímico, enquanto que na fenda de trabalho frontal a remoção de material da peça dá-se preferencialmente por meio de descargas elétricas. No processo de furação de um microfuro por eletroerosão, por exemplo, ocorre apenas uma remoção de material na fenda de trabalho frontal, a qual se dá somente através de descargas elétricas de elevada energia. Umas das grandes diferenças entre os dois tipos de eletrólitos utilizados no processo de furação ECDM é a possibilidade ou não de formação de uma camada passivadora (um óxido metálico) junto à superfície do microfuro durante o processo de usinagem. A solução eletrolítica de sulfato de sódio (Na2SO4), um eletrólito passivador, permite a formação de uma camada passivadora Julho/Agosto 2010

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junto à parede do microfuro. Já o uso do eletrólito de cloreto de sódio (NaCl), definido como um eletrólito nãopassivador, implica neste caso em uma não-formação de qualquer tipo de óxido metálico junto à superfície do microfuro no decorrer do processo de usinagem. O íon Cl- deste eletrólito tem um elevadíssimo poder de penetração dentro da estrutura interna da camada passivadora, o que provoca sua destruição. Em geral, os dados experimentais da figura 10 mostram que para ambos os tipos de eletrólitos existe um valor máximo permissível em relação à condutividade do eletrólito no que diz respeito ao tempo de usinagem. O valor ótimo da condutividade elétrica para ambos os eletrólitos usados nos experimentos encontra-se na faixa de 0,25 a 0,5 mS/cm. Valores acima de 0,5 mS/cm provocam um excessivo aumento do tempo de usinagem de um microfuro, onde pode ser verificado também um pequeno aumento do desgaste da ferramenta. A utilização de condutividades elétricas muito elevadas provoca um aumento da quantidade de curtos-circuitos durante o processo de usinagem. O sistema de regulagem do processo da máquinaferramenta procura eliminar estes desvios (curtos-circuitos) através de movimentos de reposicionamento do eixo de avanço da ferramenta (eixo Z da máquina), isto é, o sistema de regulagem do processo de furação ECDM procurar aumentar a dimensão da fenda de trabalho frontal entre a ferramenta e a peça que está sendo usinada de modo que os curtos-circuitos sejam eliminados o mais rapidamente do processo. Para condutividade acima de 0,5 mS/cm ocorre uma elevada frequência de movimentos de reposicionamento do eixo Z da máquinaferramenta. Ela gasta desta forma um elevado tempo para eliminar estes desvios do processo, o que provoca em geral um aumento do tempo de usinagem do microfuro. Uma máquina ECDM possui um limite máximo tolerável de curtos-circuitos que podem ocorrer de um determinado espaço de tempo durante o processo de usinagem de um microfuro, o que é determinado pelas

características do sistema de regulagem da máquina-ferramenta. Os curtos-circuitos elétricos ocorrem através da formação de uma cadeia de partículas eletricamente condutoras que unem a ferramenta e a peça dentro da fenda de trabalho (figura 12 - direita). No geral, um aumento do valor da condutividade elétrica até no máximo 0,5 mS/cm provoca uma diminuição do tempo da fase ECM do processo ECDM e um aumento da corrente elétrica iECM (figura 12 - esquerda), o que provoca independentemente do tipo de eletrólito utilizado uma redução do tempo de usinagem e um aumento do diâmetro de entrada do microfuro. Normalmente, a solução eletrolítica de NaCl provoca uma maior quantidade de produtos de remoção na fenda de trabalho do que a solução de sulfato de sódio, o que aumenta as quantidades de cadeias de partículas entre a ferramenta e peça durante o processo de usinagem. Gera-se com o cloreto de sódio uma quantidade muito elevada de curtos-circuitos durante o processo de usinagem, de modo que o tempo de processo com este eletrólito é muito maior do que com o Na2SO4. Uma das diferenças mais importantes entre estes dois eletrólitos é a formação ou não de uma camada passivadora junto à parede do microfuro durante o processo de usinagem. No caso da utilização do eletrólito Na2SO4 a camada passivadora que se forma junto à superfície do micro-furo apresenta certa resistência à passagem de corrente elétrica na fenda de trabalho lateral durante a fase ECM do processo ECDM. Por este motivo, o diâmetro de entrada do microfuro com a utilização deste eletrólito é claramente menor do que com a utilização da solução eletrolítica de NaCl, a qual não forma a camada passivadora junto à superfície do microfuro que está sendo usinado. A formação de uma camada passivadora na superfície do furo significa também um considerável aumento das chances de ocorrências de descargas laterais durante o processo de usinagem, isto é, entre a superfície lateral da ferramenta e a parede do furo, o que provoca o aumento do desgaste da ferramenta. Isto explica o desgaste maior da ferramenta com a utilização da solução eletrolítica passivadora (Na2SO4). OUTRA APLICAÇÃO ESPECIAL DA TECNOLOGIA ECDM Schöpf [5] desenvolveu em seu trabalho de doutorado uma importante aplicação tecnológica do processo ECDM para a dressagem7 de rebolos de diamante sintético [6] com ligante metálico. 7

Figura 12 - Forma do pulso ECDM e cadeia de partículas na fenda de trabalho

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Dressagem: do inglês dressing, é uma reafiação ou avivamento dos grãos abrasivos de rebolos de retificação. Consiste em remover ou fraturar grãos desgastados e “cegos” ou limpar rebolos “carregados” de cavacos. Destinase também à remoção do ligante para melhorar a exposição dos grãos abrasivos.

Figura 13 - Processo de dressagem de rebolos de diamante utilizando a tecnologia ECDM [5]

Na figura 13 é mostrada uma retificadora centerless8 que foi adaptada convenientemente de modo a poder realizar um processo de dressagem com a utilização da tecnologia ECDM, a qual possui como ferramenta do processo de retificação um rebolo de diamante sintético a ser dressado convenientemente em determinados espaços de tempo. Para a realização do processo de dressagem com a tecnologia ECDM o rebolo de diamante é polarizado positivamente (ânodo) através do gerador de pulsos ECDM (gerador). A solução eletrolítica (fluido) penetra controladamente no espaço entre o ânodo e o cátodo (ferra-

menta de dressagem), onde é possível então perfilar e afiar o rebolo de diamante. O perfilamento é responsável pelas características macroscópicas do rebolo e resulta das descargas elétricas formadas entre o cátodo e o ânodo, isto é, o perfilamento é resultado imediato da fase EDM do processo ECDM e é responsável pelo perfil e batimento do rebolo. O afiamento do rebolo dá-se através da fase ECM do processo ECDM, através da remoção de seu ligante metálico. É possível obter, com o processo de dressagem ECDM, uma “protuberância” dos grãos de diamante do rebolo (figura 14) de aproximadamente 75 a 100% do valor médio do diâmetro dos grãos [5]. Na figura 14, a direita, pode ser vista ainda uma comparação gráfica entre o batimento de um rebolo de diamante sintético produzido com o processo de dressagem ECDM e com um processo convencional de dressagem. A possibilidade de redução de erros de formas nas características geométricas das peças retificadas através de um rebolo de diamante sintético com baixo batimento 8 Retificadora centerless: foi desenvolvida em 1915, ganhando um significado importante no processo de retificação. Essa tecnologia é um método proeminente de manter tolerâncias diametrais extremamente fechadas sob circunstância de uma produção seriada elevada e largamente utilizada quase que exclusivamente para processamento de peças no formato cilíndrico, como rolos, agulhas, pinos, eixos e outros componentes.

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Figura 14 - Perfilamento e afiação de rebolos de diamante [5]

viabiliza certamente novos desenvolvimentos dentro da área de processos não-convencionais de usinagem. Tolerâncias de formas mais apertadas podem ser obtidas com o emprego da tecnologia de dressagem ECDM. OBSERVAÇÕES FINAIS A nova tecnologia de fabricação ECDM tem mostrado resultados positivos junto ao processo de fabricação de microfuros. Pode ser verificado que a remoção de material da peça através do processo ECDM ocorre principalmente de duas maneiras: remoção de material na fenda de trabalho frontal, de modo eletroerosivo (descargas elétricas), e remoção na fenda de trabalho lateral, junto à parede do microfuro, de modo eletroquímico. A quantidade de material que é removido tanto na fenda de trabalho lateral como na frontal é influenciada fortemente pelas características de tensão e corrente elétrica do pulso ECDM. As características elétricas do pulso ECDM são

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] www.numa.org.br/ acessado em 26.06.2010 [2] Souza, A.; Grundlagen der ECDM-Bearbeitung mit der Verwendung von neutralen Elektrolytlösungen - Ein kombiniertes Fertigungsverfahren. Tese de Doutorado, Versão 2009. [3] Graton, J.; Introducción a la Mecánica Cuántica. Material didático.

determinadas pelo valor da tensão elétrica aplicada entre o eletrodo-ferramenta e a peça durante o processo de usinagem e pelas características da solução eletrolítica utilizada como meio de trabalho do processo ECDM, tais como, composição química e concentração molar. A utilização de uma solução eletrolítica passivadora como meio de trabalho, por exemplo, o Na2SO4, um eletrólito que possui o elemento químico oxigênio em sua composição química, possibilita durante a usinagem de um microfuro com o processo ECDM a formação de uma camada de óxidos (camada passivadora) junto à superfície do microfuro, cuja composição química depende do material que está sendo usinado. Esta camada passivadora na superfície do microfuro cria boas características superficiais de rugosidade junto à parede do microfuro usinado com o processo ECDM. A tabela 1 mostra ainda, de forma resumida, uma comparação qualitativa entre os resultados de trabalho (aspectos positivos e negativos) do processo de furação ECDM comparativamente aos processos de usinagem de microfuros com os processos EDM e ECM.

Tabela 1 - Comparação do resultado de trabalho na usinagem de microfuros com três diferentes processos de fabricação da área metalmecânica (ECM, EDM e ECDM)

[6] Wesling, V.; Reiter, R.; Abtragende Fertigungs - und Spanende Feinbearbeitungsverfahren. Skript zur Vorlesung, Institur für Schweißtechnik und Trennende Fertigungsverfahren, Technische Universität Clausthal. FONTES DE CONSULTA

[4] www.wikipedia.com.br

• Souza, A.; Processos de Fabricação - Parte 1. Apresentação Power Point 2008.

[5] Schöpf, M.; ECDM Abrichten metallgebundener Diamantschleifscheiben. Dissertation. ETH Zürich, Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 2: Fertigungstechnik, Nr. 580, 2001.

• Hanke, W.; Hochtemperatur Supraleitung - vom Supercomputer zum schwebenden Magneten. Powerpoint Präsentation. Universität Würzburg. Institut für theoretische Physik.

Alexandre de Souza - Engenheiro e mestre em engenharia mecânica pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Atualmente doutorando em engenharia mecânica na área de processos industriais de fabricação na Universidade Técnica de Dresden na Alemanha (tese voltada diretamente para o desenvolvimento da tecnologia ECDM). Atua ainda como pesquisador em engenharia junto ao conselho nacional de pesquisa e desenvolvimento (CNPQ) e como instrutor de cursos e treinamentos para as empresas nas áreas de gerenciamento de custos industriais, manutenção produtiva total (MPT), engenharia econômica e tecnologia de processos industriais. Dr.-Ing. habil. Dieter Fichtner - Professor doutor em engenharia mecânica da Universidade Técnica de Dresden na Alemanha dentro área de processos industriais de fabricação. Atua como professor e pesquisador desta universidade dentro da área de processos de usinagem convencionais e não-convencionais.

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Principais condições de injeção de termoplásticos1

Revista Brasileira da Indústria de Ferramentais

1 - Fonte: Cunha, António; Manual do Projectista para Moldes de Injecção de Plásticos. Fascículo 2: Moldação por injeção e materiais plásticos. Centimfe - Centro Tecnológico de Indústria de Moldes, Ferramentas Especiais e Plásticos. Marinha Grande, Portugal. 2 - Tg: temperatura de transição vítrea. Está associada as cadeias amorfas, sendo a temperatura à qual sua mobilidade aumenta drasticamente. A passagem por Tg conduz a alterações significativas no comportamento mecânico do material. Abaixo de Tg as cadeias têm movimentos restritos e diz-se que estão em estado vítreo. Acima de Tg, a fase amorfa amolece e torna-se num líquido viscoso. 3 - Tf: temperatura de fusão. Corresponde ao ponto Material

4 - sc: material semicristalino. São materiais bifásicos, combinando uma fase amorfa com zonas de estrutura molecular espacialmente bem ordenadas. A gama de temperaturas de serviço está compreendida entre a Tg e a Tf. Apresentam maior resistência química e ambiental. 5 - a: material amorfo. Materiais que não apresentam uma organização estruturada das respectivas cadeias moleculares. Tem uma gama de temperaturas de servi-ço inferior à Tg respectiva, apresentando, em função disso, grande estabilidade dimensional.

PPO

PET

POM

PA 66

PA 6

PBT

PES

PUR

Tpe

Densidade (g/cm )

1,06

1,37

1,42

1,15

1,14

1,30

1,37

1,20

Tg / Tf (ºC)

130

255

180

265

233

263

217

150

115

Temperatura de injeção (ºC)

280~130

250~290

200~215

200~290

240~260

270~290

310~390

280~320

195~240

Temperatura do molde (ºC)

80~100

50~120

60~100

70~120

60~80

100~160

80~120

20~50

Pressão de injeção (bar) = Pinj

1.000 ~ 1.400

1.000 ~ 1.600

1.000 ~ 1.500

1.000 ~ 1.600

1.300 ~ 1.800

800 ~ 1.400

Pressão de manutenção (bar)

40~60% Pinj

800 ~ 1.200

50% Pinj

40~60% Pinj

< 50

Pré-secagem

16h a 80 ~ 100ºC

8h a 100 ~ 120ºC

Contração (%)

0,5~0,7

1,2~2

1,9~2,3

0,5~2,5

1,5~2,5

0,7

0,6~0,8

0,9

LDPE

HDPE

HIPS

SAN

ABS

uPVC

PMMA

Densidade (g/cm )

0,92

0,95

0,90

1,05

1,08

1,06

1,38

1,18

Tg / Tf (ºC)

108

135

170

100

107

Temperatura de injeção (ºC)

160~260

200~280

220~280

200~280

170~260

220~260

210~260

180~210

210~250

Temperatura do molde (ºC)

5~50

10~60

10~75

5~75

50~80

40~90

20~50

50~70

Pressão de injeção (bar) = Pinj

600 ~ 1.200

800 ~ 1.400

1.000 ~ 1.500

1.200 ~ 1.500

1.000 ~ 1.700

Pressão de manutenção (bar)

30~60% Pinj

40~60% Pinj

Contra pressão (bar)

50~200

50~100

20~50

< 50

Pré-secagem

1~3h a 60 ~ 80ºC

4h a 70 ~ 80ºC

8h a 70 ~ 100ºC

Contração (%)

1,5~2,5

1,5~3

1~2,5

0,4~0,7

0,5~0,6

0,5~0,7

0,4~0,7

0,5

Tipo 3

Contra pressão (bar) Parte integrante da revista Ferramental - Nº 30 - Julho/Agosto 2010

de desagregação das estruturas cristalinas. Entre os polímeros, só os termoplásticos semicristalinos e alguns tipos de cristal líquido apresentam Tf.

Material Tipo 3

Julho/Agosto 2010

0,1~0,8 37

Ferramental

Revista Brasileira da Indústria de Ferramentais

Nome

ABS

Acrilonitrilo-butadieno-estireno

ASA

Acrilonitrilo-estireno-éster acrílico

Abreviatura PEN

Nome Polietilenonaftaleno

Acetato de celulose

EPS

Poliestireno expandido

PES

Poliétersulfona

EVA

Etileno-acetato de vinila

PET

Poli (tereftalato de etileno)

EVOH

Etileno-álcool vinílico

PHB

Polihidroxibutirato

ETFE

Etileno-teraftalato de etileno

FEP

Tetrafluoretileno-hexafluorpropileno

HIPS

Poliestireno resistente ao impacto

PMMA

Poli (metacrilato de metilo) ou acrílico

HMWPE

Polietileno de alto peso molecular

PMP ou TPX

Polimetil-4 penteno-1

HDPE LCP

Polietileno de alta densidade Polímero de cristal líquido

LDPE

Polietileno de baixa densidade

LLDPE

Polietileno linear de baixa densidade

Abreviatura

POM PP

Abreviatura

Abreviatura PAA PA 4.6 PA 6

Nome

Poli (óxido de metileno) ou poliacetal Polipropileno

Nome

PPE

Poli (éter de fenileno)

Poliamida aromática (aramida)

PPO

Poli (óxido de fenileno)

Poliamida 4.6

PEx

Polietileno reticulado

Poliamida 6 (policaprolactama) Abreviatura

PA 6.6

Poliamida 6.6 (polihexametilenoadipamida)

PA 6.9

Poliamida 6.9 (polihexametilenoazelaicamida)

PPS

Poliamida 6.10 (polihexametilenosebaçamida)

PPSO

PA 6.10

Nome

Nome Poli (sulfureto de fenileno) Polifenileno sulfona

PA 11

Poliamida 11 (poliundecanoicamida)

Poliestireno

PA 12

Poliamida 12 (polidodecaprolactama)

PSO

Polisulfona

Poliamida 6/12 (copolímero de PA 6 e PA 12)

PTFE

Poli (tereftalato de etileno) ou politetrafluoretileno

PA 6.6/6.10

Poliamida 6.6/6.10 (copolímero de PA 6.6 e PA 6.10)

PVAC

Poli (acetato de vinila)

PA 6.3 T

Poliamida 6.3 T (trimetilhexametilendiamina e ácido tereftálico)

PA 6/12

PAI

Poliamidaimida

PAMXD6

Poli (m-xilenoadipamida)

PAMACM 12

Poliamida MACM 12 (3,3´-dimetil4,4´diaminociclohexilmetano e acidodo decanedioico)

PAN

Poliacrilonitrilo

PPA

Poliftalamida

PAR

Poliarilato (ou poliéster carbonatado)

PAS

Poliarilsulfona

Abreviatura PBT PC PCTFE PE PEBA PEx

Abreviatura PEEK

Nome Poli (tereftalato de butileno) Policarbonato Poli (clorotereftalato de etileno) ou policlorotrifluoretileno Polietileno Poliéteramida Polietileno reticulado

Nome Polieteretercetona

PEI

Polieterimida

PEK

Polietercetona

PEKEKK

Ferramental

Polietercetonaetercetonacetona

Julho/Agosto 2010

Abreviatura

Nome

PVC

Policloreto de vinila ou cloreto de polivinila

PVdC

Poli (cloreto de vinildeno)

PVdF

Poli (fluoreto de vinildeno)

PVF

Poli (fluoreto de vinila) ou polivinilfluor

Abreviatura

Nome

PVK

Polivinilcarbazola

SAN

Copolímero de estireno-acrilonitrila

Copolímero de estireno-butadieno

SBS

Elastômero de estireno-butadieno-estireno

SEBS

Elastômero de estireno-etileno-butadieno-estireno

SMA

Copolímero de estireno-ácido maleico

Parte integrante da revista Ferramental - Nº 30 - Julho/Agosto 2010

Abreviatura

Principais termoplásticos disponíveis comercialmente

Por Antônio Roberto Szabunia redação@revistaferramental.com.br

Indústria de Matrizes BELGA Ltda.

Sede da empresa

Vista parcial da área de projetos Julho/Agosto 2010

Ferramental

Fundador José Alceu Lorandi Data da Fundação 1979 Sede BR-116, km 145, nº 14.494 Caxias do Sul - RS

Vista parcial da fábrica

Ferramental

Julho/Agosto 2010

Contato Fone 054 3238-0100 belga@belgamatrizes.com.br www.belgamatrizes.com.br

AvaliaĂ§ĂŁo de Desempenho: Como saber se a pessoas estĂŁo gerando os resultados esperados? Por Ricardo Seifert Miranda (contato@lisechaves.com.br)

Julho/Agosto 2010

Ferramental

Julho/Agosto 2010

O III ENAFER - Encontro Nacional de Ferramentarias, realizado em 28 de maio nas instalações da Câmara da Indústria e Comércio de Caxias do Sul, no Rio Grande do Sul, está sendo considerado um marco na história do setor ferramenteiro do Brasil. Empresários de diversos estados da federação estiveram reunidos para apreciar e debater assuntos relevantes à perpetuação das empresas produtoras de ferramentais e sua respectiva cadeia de fornecedores e clientes. Com um total de 185 participantes (distribuição – figura 1), o evento trouxe à tona assuntos importantes como a palestra de Eduardo Muniz Pereira Urias - Elabora Consultoria, sobre a importância da indústria de moldes para a competitividade da cadeia de produtos petroquímicos e transformados plásticos, mostrando o estado de organização das ferramentarias em diversos países. As ações executadas até o momento no Fórum da Competitividade da Cadeia de Transformação de Plásticos, do MDIC - Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior, referentes ao setor ferramenteiro nacional foram detalhadas por Alexandre Ribeiro Pereira Lopes, representante do MDIC e coordenador do Fórum, por Maria Lúcia Maradei, representante da CSFM - Câmara Setorial de Ferramentarias e Modelações da ABIMAQ - Associação Brasileira da Indústria de Máquinas e Equipamentos e por Rudimar Borilli, membro da Virfebrás, consórcio de ferramentarias de Caxias do Sul. Os desafios do setor ferramenteiro frente ao mercado internacional foi o tema da mesa redonda composta por Orlando Marin, presidente do Simplás - Sindicato das Indústrias de Material Plástico do Nordeste Gaúcho, Merheg Cachum, presidente da Abiplast - Associação Brasileira da Indústria de Materiais Plásticos e por Renato Krieger, representante do Simpesc - Sindicato das Indústrias de Material Plástico do Estado de Santa Catarina, expondo o assunto na visão dos usuários de moldes e matrizes. O entendimento dos modelos associativos de ferramentarias no Brasil foi introduzido no painel composto por Gelson Oliveira, que apresentou a Virfebrás, de Caxias do Sul, por Maurício Brunelli, trazendo informações da CSFM de São Paulo e por Alexandre Wanzuita, expondo o modelo do Núcleo de Usinagem e Ferramentaria de Joinville. Este painel foi moderado por José Alceu Lorandi, do Simecs - Sindicato das Indústrias MetalúrgiFigura 1 - Participação relativa dos Estados no III Enafer cas, Mecânicas e de Material

Elétrico de Caxias do Sul. Entretanto, dois momentos tiveram grande destaque no evento. O primeiro relativo a apresentação, pelo presidente da Abifa - Associação Brasileira da Indústria de Fundição, Devanir Brichesi, da PORTARIA MDIC nº 84, de 20-04-2010 que permite a importação de moldes e estampos usados com isenção de impostos, recém introduzida pelo governo federal, causando prejuízo maior ainda do que o que já ocorre com a liberação da importação desenfreada de ferramentais de concorrentes internacionais, sobremaneira dos países asiáticos. Diversas ações têm sido empreendidas no sentido de reverter a situação, dentre elas, a criação de um grupo executivo, reuniões com o Sindicato dos Trabalhadores na Indústria Mecânica de Santo André - SP e com associações em Joinville e Caxias do Sul, encontro com o Ministro Carlos Lupi (Trabalho e Emprego) em Brasília e com o Ministro Miguel Jorge (Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior) em São Paulo, publicação de artigos em jornais de grande circulação e elaboração de um expediente contrário a Portaria encaminhado ao MDIC. Novas ações serão ainda realizadas, sendo uma das mais importantes a adesão do maior número de ferramentarias ao documento de repúdio à Portaria. Para maiores informações, entrar em contato com abifa@abifa.org.br. Um segundo ponto crucial foi o lançamento da semente para a criação da Associação Brasileira da Indústria de Ferramentais, nomeada ABINFER, cuja principal finalidade é a defesa dos superiores interesses do Município, do Estado e do País e, em especial, defender, amparar, orientar e coligar os empresários, as sociedades empresárias e demais pessoas que se dediquem a cadeia produtiva de ferramentais, entre eles moldes, estampos, dispositivos, e itens/componentes similares. Na opor-tunidade, 84 empresas que compõe a cadeia produtiva assinaram o Termo de adesão à Constituição da ABINFER, com data de fundação em 31/05/2010. Os próximos passos serão o encaminhamento, dentro do mês de julho/2010, de ficha de inscrição e associação à ABINFER, ao maior número possível de ferramentarias, com o subseqüente registro dos estatutos sociais e a eleição da diretoria executiva. Nos intervalos de café, almoço e jantar, o relacionamento entre os participantes foi de grande valia, uma vez que possibilitou conhecer novos empresários e reencontrar velhos conhecidos. Portanto, aguarde! Em breve estaremos convocando nossos empresários ferramenteiros para o IV ENAFER - Encontro Nacional de Ferramentarias. Esteja lá! É interesse de todos.

Médio Inferior

Inferior

Produção Sempre As vezes Satisfaz (Quantidade ultrapassa ultrapassa de trabaho os padrões os padrões os padrões realizado)

As vezes abaixo dos padrões

Sempre abaixo dos padrões

Boa Qualidade Excepcional qualidade qualidade (Esmero no trabaho) no trabalho no trabalho

Qualidade Qualidade pouco satisfatória insatisfatória

Fatores

Superior

Médio Superior

Médio

Qualidade satisfatória

Figura 1 - Escala gráfica de avaliação de desempenho. Adaptado pelo autor (Chiavenato, 2004)

Ferramental

Julho/Agosto 2010

Ricardo Seifert Miranda - Psicólogo formado pela PUC/RS - foco em Psicologia do Trabalho e Social. Consultor, sócio da Lise Chaves pessoas, estratégias e resultados e mestrando em Psicologia, área de práticas sociais e constituição do sujeito, pela UFSC.

Julho/Agosto 2010

Ferramental

Rosqueadeira pantográfica As rosqueadeiras hidráulicas da Gamor, comercializadas pela Triaxis Tecnologia, tem capacidade de trabalhar roscas de M3 a M130. A rotação varia de 11 a 630 rpm, tem raio de ação de 350 mm (mínimo) a 1.590 mm (máximo), motor elétrico de 3 a 10,5 CV, painel de comando elétrico, variador de frequência para controle da rotação, grupo hidráulico de 50 litros, manômetro de pressão hidráulica, mesa com rasgos T, sistema de amortecimento do macho, bloco anti-vibratório de nivelação e adaptadores de porta-macho de troca rápida. Como opcional, disponibilizam ainda sistema de refrigeração dos machos, programador de profundidade de rosca e contador de rosca.

so país em virtude da extensa costa brasileira. O processo Corr-I-Dur® (CORRosão x DURabilidade) é um misto de nitretação ou nitrocarbonetação com oxidação no mesmo equipamento. Camadas com alta resistência à desgaste e corrosão são geradas, apresentando uma coloração que vai do cinzento ao preto. O processo dispensa a aplicação de óleo ou protetivo para aumentar a resistência a corrosão e pode ser aplicado à diversos materiais, de diferentes propriedades, com um mínimo efeito de distorção e variação dimensional do componente tratado. Bodycote Brasimet 11 2168 6414 info.br@bodycote.com www.bodycote.com

Simulação para processos de fundição

Triaxis Tecnologia 11 4361 4977 www.triaxis.ind.br

Processo anti corrosão A Bodycote desenvolveu processo em tratamento térmico denominado Corr-I-Dur®, para combater a corrosão, problema constante em nos46

Ferramental

Julho/Agosto 2010

Empresa de engenharia de fundição, estabelecida no Brasil desde 1997, a Magma Brasil é desenvolvedora e responsável pela comercialização do Magmasoft®, programa computacional para simulação do processo de fundição, oferecendo ao mercado a solução para melhoria da eficiência e desempenho das empresas deste segmento. O sistema otimiza a produção dos fundidos, prevenindo a ocorrência de falhas, reduzindo o custo de fabricação e melhorando a qualidade do produto. Seus recursos permitem demonstrar o caminho de enchimento do molde, a solidificação, as pro-

priedades mecânicas, as tensões térmicas e as distorções do produto final. Guiado por menus, contempla um modelador de sólidos integrado, interfaces para sistemas CAD e amplo banco de dados, auxiliando a evitar problemas de canais de alimentação, prever a qualidade do fundido, melhorar o desenvolvimento de projetos de moldes e reduzir custos de acabamento. Magma Brasil 11 5535 1381 www.magmasoft.com.br

Centro de usinagem para peças pesadas O centro de usinagem X.mill 1300, da fabricante alemã Knuth, especialmente desenvolvido para trabalho com peças grandes e pesadas, pos-

automática, ferramentas de exploração e manual do operador. Knuth 11 4198 2082 geral@opticut.pt www.knuth.de

sui magazine para ferramentas de 24 estações com pinças rápidas de duplo braço e fixação pneumática, com tempo de troca igual a 1,7s, base da máquina e sistema de guias vertical com guias retangulares largas e endurecidas, guias de 4 pistas na base da máquina para suportar grande carga na mesa, lubrificação central automática para reduzir a necessidade de manutenção, motores de cabeçote potentes com 11/15 kW em funcionamento contínuo. Tem curso de 1.300 x 700 x 650 mm em X, Y e Z respectivamente e dimensões da mesa de 1.400 x 710 mm, com capacidade de suportar 1.000 kg. As características do cabeçote principal são rotação de 6 ~ 8.000 rpm e padrão BT 50. O avanço rápido é de 15.000 mm/min nos eixos X e Y e de 10.000 mm/min no eixo Z e a gama de trabalho de 5 ~ 5.000 mm/min. O equipamento tem dimensões de 3.970 x 3.886 x 3.071 mm e pesa 11.000 kg. Como equipamentos de série fornece comando numérico GPlus 450 (com suporte gráfico ao operador, 450 blocos NC por segundo, função look ahead de 200 blocos e disco rígido de 40 Gbytes), trocador de ferramentas, transportador de cavacos, manivela eletrônica, unidade de servomotor para todos os eixos, ferramenta pneumática de fixação, sistema de refrigeração, área de trabalho totalmente fechada, luz de trabalho, ethernet, interface USB, central de lubrificação

Esteira porta cabos em suspensão Em cursos longos de máquinas-ferramentas, onde as esteiras porta cabos têm que ser aplicadas de modo deslizante, as limalhas metálicas são um problema. Para isso os projetistas da Igus® desenvolveram um sistema de guia horizontal superior com o nome de Guidelock. A nova solução para esteiras porta cabos em suspensão é destinada a cursos longos de até 50 m em ambientes com limalhas. O sistema conduz a parte superior da esteira porta cabos em suportes com roldanas oscilantes, os quais se recolhem durante a passagem do raio de curvatura garantido um funcionamento sem qualquer obstrução. Guiada em um canal leve em alumínio, a esteira porta cabos passa pelos suportes dos rolos. Os mesmos recolhem durante a passagem do raio de curvatura e voltam a abrir-se após sua passagem, momento em que a parte superior da esteira volta a ser apoiada nos suportes. Esta construção evita a acumulação de limalhas entre as superfícies de deslize da parte superior e inferior da esteira porta cabos.

Igus 11 3531 4479 www.igus.com.br Julho/Agosto 2010

Ferramental

Julho/Agosto 2010

FORJAMENTO: INTRODUÇÃO AO PROCESSO Lírio Schaeffer O tema abordado é parte das disciplinas de Conformação Mecânica oferecidas aos Departamentos de Engenharia Mecânica, Metalúrgica e dos Materiais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. Através da apresentação de diversas referências bibliográficas complementam-se as informações para aqueles que necessitam um maior aprofundamento de algum assunto específico. Alguns tópicos são resultados dos trabalhos desenvolvidos no Laboratório de Transformação Mecânica da UFRGS. O livro, como introdução ao processo de forjamento, tem como objetivo mostrar os fundamentos e influências das principais variáveis tecnológicas, apresentando ainda alguns tópicos especiais relacionados com o processo. 2ª edição. 2006. ISBN 978-85-7697041-4. www.imprensalivre.net

INTELIGÊNCIA - UM CONCEITO REFORMULADO Howard Gardner No livro Gardner nos traz um necessário relatório sobre o desenvolvimento de sua teoria. Ele descreve como ela evoluiu ao longo do tempo, introduz a possibilidade de três novas inteligências (mas cunha apenas a inteligência existencial e a inteligência naturalista), e argumenta que o conceito de inteligência deve ser expandido, mas não a tal ponto que chegue a incluir todas as faculdades humanas ou que abranja sistemas de valores específicos. O autor também dá um direcionamento prático para os educadores que querem usar sua teoria em escolas e responde com energia às críticas que foram lançadas em oposição a este uso. Gardner expõe suas idéias provocantes a respeito das múltiplas formas de criatividade, liderança, conduta moral e especula sobre a relação entre as inteligências múltiplas e o mundo profissional do futuro. 1999. ISBN 978-85-73023-21-X. www.objetiva.com.br

O QUE É DESIGN DE EMBALAGENS? Giles Calver Traz os aspectos relevantes do design de embalagens. Especificações do cliente, abordagem do designer, layout, hierarquia de informações e fotografia são aspectos abordados nesta obra ideal para iniciantes na área. No capítulo inicial aborda a função da embalagem, uma perspectiva histórica, considerações de marketing, visão local versus global, medição do sucesso, o ambiente varejista, a questão de marca proprietária versus marca própria, a dinâmica da embalagem, manifestação da marca, diferenciação do produto, linhas de produtos e produtos únicos, comportamento do setor, posicionamento no mercado, considerações ambientais e legislação. No capítulo seguinte introduz a anatomia, o design estrutural, caixas de papel-cartão, garrafas, bisnagas, latas, tubos e potes, multipacks, embalagens clamshell e blister, CD, embalagens para presentes, formatos inovadores, materiais, elementos gráficos, branding, tipografia, layout e hierarquia de informações, rótulo traseiro, linguagem, fotografia, ilustração, cor, símbolos e ícones, acabamentos e efeitos, pesos, medidas e códigos de barra. O livro é totalmente colorido e ilustrado com exemplos de projetos contemporâneos de agências e profissionais conceituados. 2009. ISBN 978-85-77803-68-2. www.artmed.com.br

APLICAÇÃO E UTILIZAÇÃO DOS FLUÍDOS DE CORTE NOS PROCESSOS DE RETIFICAÇÃO Eduardo Carlos Bianchi, Paulo Roberto Aguiar e Bruno Amaral Piubeli O livro destina-se a engenheiros, técnicos, estudantes de escolas técnica e profissionais interessados em se atualizar sobre a tecnologia de retificação. Apresenta uma revisão dos princípios básicos envolvidos na seleção, aplicação, manutenção correta e nos meios de descarte dos diferentes tipos de fluidos de corte disponíveis para utilização em processos de retificação. Traz ainda um estudo sobre os tipos de fluídos e aditivos que vêm tendo o uso desestimulado por oferecerem riscos à saúde humana e ao meio ambiente. Também são abordados os procedimentos padrão de descarte dos diferentes tipos de fluidos, conforme os padrões ambientais vigentes, e como as técnicas de gerenciamento dos fluidos de corte podem diminuir os custos finais de descarte. A maior ênfase foi dada ao processo de retificação, que é utilizado para os casos que necessitam de grande precisão dimensional, qualidade superficial e estudo de custos. 1ª edição. 2004. ISBN 978-85-88098-15-6. www.artliber.com.br

Bodycote .........................................15

Metalurgia .......................................24

Seminário Internacional ......................8

Brehauser.........................................47

Moldtool..........................................35

Siemens ...........................................23

Btomec ..............................................5

Plastech ...........................................32

Siemens PLM.............................2ª capa

CIMM ................................................6

Plastibras..........................................47

Tecnoserv.........................................29

Enafer ..............................................43

Plasticos Maradei................................6

Topline.............................................17

Incoe .................................................9

Polimold ...................................4º capa

Interplast .........................................18

Schmolz+Bickenbach ................3ª capa

Julho/Agosto 2010

Ferramental

Divulgação

Incentivo fiscal compromete o setor de máquinas Thomas Lee Presidente da Associação Brasileira de Máquinas e Equipamentos Importados - ABIMEI abimei@abimei.com.br

O atual regime de subsídios fiscais ao fabricante de máquinas de bens de capital está levando o setor a um estrangulamento que poderá comprometer toda a indústria nacional em breve. Quando o Governo decidiu estimular a economia com a redução a zero do Imposto sobre Produtos Industrializados - IPI de vários produtos, todo o mercado aplaudiu porque se tratava de dar condições de continuidade a centenas de empresas que, de outro modo, não conseguiriam sobreviver. Foram beneficiados os setores automobilístico, de linha branca, de móveis e de material de construção, com reflexos positivos na indústria de bens de capital - que, diga-se, já goza do benefício do IPI zero há muitos anos. Mas o cenário é hoje muito diferente. O Brasil vem crescendo a um ritmo surpreendente até para os analistas econômicos, superando as projeções do Banco Central a cada semana. Pela 14ª vez consecutiva, economistas ouvidos pelo BC elevaram a estimativa para o PIB deste ano: já se fala em 7,06%, com crescimento da produção industrial em 11,32%. Enquanto isso, o NUCI (Nível de Utilização da Capacidade Instalada) medido pela Fundação Getúlio Vargas registrou 84,9% em maio, superando a média histórica desde 2003 (83%). Entre os fabricantes de bens de capital, porém, as máquinas operam em capacidade plena, provocando uma espera de até 120 dias para a entrega de tornos e centros de usinagem de maior porte, usados principalmente na produção de autopeças. Sendo assim, não há razão para o Governo estender até dezembro/2010 a linha FINAME-PSI (Programa de Sustentação do Investimento). Segundo a própria ABIMAQ - Associação Brasileira da Indústria de Máquinas, os recursos disponibilizados para estes seis meses adicionais do programa são da ordem de R$ 80 bilhões. Alguém poderá dizer que os juros dessa linha vão passar de 4,5% para 5,5% fixos ao ano - o que pareceria um acréscimo -, mas se descontada a inflação representa taxa de juros praticamente negativa. E o prazo da operação é de 10 anos! Enquanto isso, a máquina importada, sem nenhuma ajuda ou incentivo federal, às duras penas consegue financiamento com juros de 1,5% a 1,8% ao mês. Quem conseguirá sobreviver neste cenário? E quem perde com isso? Sem nenhum receio afirmo que é o Brasil. Porque a máquina importada traz tecnologia e renovação ao parque industrial brasileiro, que está 10 anos defasado em relação aos grandes mercados globais. Se quisermos construir um país competitivo e capaz de sentar-se à mesa das grandes economias, precisamos ter uma indústria de transformação tecnologicamente atualizada, apta a garantir aumento da eficiência, da produtividade e da qualidade da sua produção. Precisamos produzir mais, melhor e mais barato. E o fabricante nacional de bens de capital não conseguirá alcançar estas metas, porque não consegue produzir todos os tipos de máquinas que o país precisa, nem atender a demanda por máquinas em uma economia em desenvolvimento. A indústria nacional não precisa de mais subsídios; precisa ter acesso à tecnologia para que possa produzir com eficiência, gerando empregos e aumentando o lucro.

Ferramental

Julho/Agosto 2010