ESTUDO DOS BENEFÍCIOS DA UTILIZAÇÃO DE MANUFATURA ADITIVA NA CRIAÇÃO DE PROTÓTIPOS PARA DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS

Com o avanço dos métodos de projeto, estuda-se sobre ciclo de vida do produto, novas técnicas de gerenciamento e surgimento de novas e melhores ferramentas computacionais de apoio ao desenvolvimento de produto e à manufatura. O termo manufatura define-se como o processo no qual acontece a transformação de matérias-primas em produtos acabados e prontos para ingressar no mercado consumidor. A manufatura abrange uma vasta gama de atividades humanas, desde as artes manuais até a tecnologia mais avançada, mas é mais comum sua aplicação à produção industrial, na qual as matérias-primas são transformadas em bens acabados em grandes escalas. A manufatura aditiva (MA) é um processo de fabricação que utiliza o princípio da adição de material por meio de sucessivas camadas planas, e essa tecnologia permite o desenvolvimento de protótipos, modelos e produtos físicos em três dimensões, utilizando, para isso, um modelo geométrico gerado por um sistema de CAD. Diante desse cenário, o objetivo neste trabalho foi estudar os processos de manufatura aditiva e avaliar a aplicação no desenvolvimento de produtos. Para atingir o objetivo, efetuou-se uma revisão bibliográfica, a produção de protótipos e a comparação de resultados. Os critérios utilizados para comparação dos resultados foram: custo de aquisição do equipamento, custo de aquisição de matéria-prima, necessidade de mão de obra especializada, tempo necessário para setup e preparação das peças, velocidade de produção, acabamento superficial, precisão dimensional, peso final do protótipo e sustentabilidade do protótipo. Com este trabalho, pôde-se levantar os custos de equipamentos e materiais e verificar os parâmetros mais importantes para a seleção do melhor método. Os resultados levaram à conclusão de que a manufatura aditiva tem grande potencial para ser aplicada no desenvolvimento de protótipos para desenvolvimento de novos produtos em razão do baixo custo e da baixa complexidade envolvida no processo.Palavras-chave: Manufatura aditiva. Protótipo. Impressora 3D

AVALIAÇÃO DA FALHA DE DESGASTE EM PINOS DE ALINHAMENTO ENTRE CAVIDADES DE MOLDES DE SOPRO

Um fabricante de moldes de sopro se deparou com um problema de desgaste precoce nos pinos e buchas de alinhamento de moldes de sopro, causando um transtorno na hora do reparo. Diante desta situação, foi realizada uma investigação teórica das propriedades mecânicas do material em questão e do funcionamento dos moldes. Também foram realizados analises laboratoriais para identificar a origem deste desgaste. Foi identicado que o desgaste ocorre principalmente pela remoção do material da superfície por ação mecânica. Esta remoção de materiais é devido pelas constantes movimentações realizadas entre as superfícies do pino e da bucha de alinhamento entrre as cavidades. O material indicado para estes pinos deve ser um aço especial que possibilite a fabricação de peças pelo processo de usinagem por torneamento e possua elevada resistência ao desgaste quando temperado e também apresente uma boa resistência ao desgaste devido as condições de trabalho que o componente está sujeito. Com esta constatação foram selecionados teoricamente vários aços na norma SAE para a aplicação experimental, sendo escolhidos os aços 1020, 4320, 8620, 4340, 420, 302 e H13. Com uso de critérios técnicos e com os resultados experimentais foi proposto para o Fabricante o aço SAE 8620, o qual após a cementação alcança 65HRC de dureza, porém como se trata de um componente que não está sujeito a grandes solicitações mecânicas a não ser o desgaste e a oxidação, pode se optar pelo aço DIN 20MnCr5 o qual tem a mesma capacidade de difusão atômica e formação de camada superfcial aliado a um custo menor

AVALIAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL ASTM A743 CA6-NM COM ALÍVIO DE TENSÕES: TEMPERATURA DE AQUECIMENTO E IMPACTO

O aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6-NM tem sido amplamente utilizado na confecção de componentes no setor hidrelétrico, especialmente para turbinas hidráulicas. Esses componentes são submetidos ao fenômeno da cavitação (ondas de choque na superfície sólida gerada por “implosão” de bolhas) que solicita o material “dinamicamente”. O aço ASTM A743 CA-6NM é um aço inoxidável obtido pelo processo de fundição. Esse material foi desenvolvido inicialmente para aplicação na indústria petrolífera, entretanto, logo foi aplicado na geração de energia por meio de hidrelétricas, principalmente na fabricação de rotores de turbina. Essa categoria especial de aços inoxidáveis martensíticos, chamados de macios, foi desenvolvida tendendo melhorar a limitada soldabilidade dos aços inoxidáveis martensíticos convencionais. Os tratamentos térmicos empregados no aço ASTM A743 CA6MN têm grande influência na obtenção das propriedades. Diante disso, objetivou-se com esta pesquisa estudar a temperatura de aquecimento de alívio de tensões do aço ASTM A743 CA-6NM quando sujeito ao impacto (em específico a resistência ao impacto), utilizando a temperatura de aquecimento utilizada por uma empresa fabricante de turbinas hidráulicas, e comparar os resultados utilizando o mesmo tratamento térmico, mas com temperaturas de aquecimento inferiores. O tratamento térmico escolhido foi o alívio de tensões, especificado como recozimento sub-crítico. Para a análise desse material, foram feitos ensaios mecânicos por impacto em amostras para redução de custos, mas que estas mantivessem as propriedades necessárias e adquiridas com alívio de tensões a 620 °C. Utilizaram-se, então, quatro tipos diferentes de temperaturas de aquecimento, 420, 470, 520 e 620 °C. Para o resfriamento, optou-se por resfriamento lento no forno. Os resultados levaram à conclusão de que a temperatura patamar de alívio de tensões utilizado pela empresa fabricante de turbinas (620 °C) é a que melhor traz resistência ao impacto medida em quantidade de energia (Joules). Com isso, pode-se dizer que a temperatura de aquecimento usada pela empresa é a correta e que não há como minimizar custos por meio da redução da temperatura de aquecimento.Palavras-chave: Resistência ao impacto. Aço ASTM A743 CA-6NM. Alívio de tensões

AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE ENSAIO DE DUREZA EM FERRO FUNDIDO CINZENTO ABNT FC 300

O presente trabalho foi desenvolvido com base nas atividades de estágio supervisionado realizado em uma Empresa Metalúrgica de Fundição. O processo de fundição é um método de fabricação utilizado para formar uma peça semi acabada, onde o custo de produção e de processamento deve ser baixo, além de obter repetitividade em formas mais complexas. O ferro fundido cinzento ABNT FC 300 possui propriedades mecânicas que se destacam principalmente pela elevada dureza e resistência à tração, entretanto, quando se tem uma produção variada de composições químicas diferentes, algumas variáveis são difíceis de serem controladas. Foi constatado que os ensaios de dureza realizados na Empresa e no seu cliente apresentavam uma discrepância de resultados, o que demonstra uma incerteza sobre os resultados reais obtidos no ensaio.  Este estudo visou analisar e verificar a eficácia dos ensaios realizados na medição da dureza aplicada ao ferro fundido cinzento ABNT FC 300, bem como verificar se o método utilizado estava de acordo com os parâmetros estabelecidos em normas técnicas de ensaios. Para saber o motivo dessa variação de resultados, inicialmente foi realizado um estudo para avaliar as propriedades mecânicas e os resultados obtidos pelas duas empresas, comparando o método de medição de dureza utilizado como os métodos especificados na norma. Diante disso, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre as propriedades físicas, químicas e mecânicas dos ferros fundidos e os métodos de comprovação das propriedades mecânicas segundo normas da ABNT. A metodologia empregada foi utilizada com base nas nessas normas e pela comparação entre as propriedades mecânicas obtidas no ensaio de tração com o ensaio de dureza realizados na Empresa e no cliente. Pôde-se avaliar a influência que o procedimento de medição do ensaio de dureza tem no resultado das propriedades dos materiais, a relevância do estudo das normas vigentes e a necessidade da comunicação com o cliente, a fim de garantir que os procedimentos sejam executados de forma adequada. Por meio dos resultados obtidos pelo ensaio de dureza, foi possível constatar que o método em que se utilizou a esfera de 10 mm e a carga de 3000 kgf mostrou-se o mais adequado. Acredita-se que esse fato está relacionado à não homogeneidade do ferro fundido cinzento, visto que, utilizando esferas de menor diâmetro, obteve-se um maior coeficiente de variação dos resultados.Palavras chave: Ensaio de dureza. Ferro fundido cinzento ABNT FC 300. Fundição

MATERIAIS EMPREGADOS EM MOLDES DE SOPRO

Atualmente existe uma demanda muito grande de mercado por produtos plásticos. O processo de moldagem por sopro está dividido em várias técnicas de processamento que proporcionam a fabricação de garrafas, galões, frascos, latas de lixo e recipientes para líquidos diversos. Para realizar este processo utilizam-se moldes, os quais são divididos em duas partes responsáveis pela forma do produto final e trabalham em conjunto com uma máquina sopradora. Este trabalho consistiu em fazer um estudo teórico dos materiais mais adequados para a fabricação de moldes para sopro os quais deve ter boa resistência ao desgaste superficial e boa eficiência de resfriamento dos polímeros submetidos ao processo por sopro. Pode se afirmar que a qualidade da superfície do produto soprado depende principalmente do acabamento da superfície do molde. Os fatores que influenciam a qualidade do produto soprado são definidos durante o processo de setup da máquina. As temperaturas de aquecimento da pré-forma e resfriamento do molde, os tempos de sopro e a escolha da pré-forma são fundamentais para um bom produto. Ao realizar este Estudo teórico e que com a experiência dos fabricantes de moldes foi possível entender que para a maioria das resinas utilizadas, os moldes podem ser construídos por alguns materiais específicos dentre eles: Aços carbonos; Aços H13; Aços inoxidáveis; Aços P20; Ligas Cu/Be; Ligas de Zn; Ligas de Al. A escolha certa sempre irá depender principalmente da economia, vida útil e velocidade de fabricação

AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE ENSAIO DE DUREZA EM FERRO FUNDIDO CINZENTO

O ferro fundido é um dos materiais mais importantes da humanidade. Do seu surgimento até a atualidade, os processos de fabricação foram melhorados para a obtenção dos mais variados tipos de peças e diferentes aplicações. Para esta liga ferro carbono houveram inúmeros avanços no controle dos processos de produção para a obtenção de produtos com maior qualidade. Justifica-se desta maneira a necessidade de se adotar procedimentos de controle  que assegurem que o produto final possua a qualidade exigida e que as propriedades necessárias sejam igualmente obtidas. Diante desta necessidade de melhor controle, este projeto teve teve por objetivo avaliar o método de ensaio de Dureza Brinell em ferro fundido cinzento com a utilização de lupa para a medição, conforme a norma vigente. Para alcançar este objetivo foram analisados os métodos de ensaios descritos conforme a teórica vigente. Também foi comparado os resultados com as  propriedades mecânicas de resistência a tração e propor um metodo preciso para a medição de dureza e passível de aplicação industrial. Com os ensaios e com a avaliação do método realizados a instrumentação analógica a exemplo da lupa revelou que o procedimento torna-se deficiente, pois a coleta manual de dados necessita da percepção humana para aferir as medições. Para garantir maior precisão e confiabilidade dos resultados nos ensaios de dureza Brinell aconselha-se a utilização de equipamentos como lupas digitais integradas a softwares na obtenção de uma leitura precisa

AVALIAÇÃO DO AÇO INOXIDÁVEL ASTM A743 CA6-NM COM ALÍVIO DE TENSÕES: IMPACTO E TEMPERATURA DE AQUECIMENTO

Torna-se cada vez mais evidente a importância da busca por melhores condições de trabalho para os equipamentos que estão relacionados à geração de energia hidráulica, visto que as turbinas e seus componentes encontram-se nesse contexto. Diante disso, o aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6-NM tem sido amplamente utilizado na confecção de componentes no setor hidrelétrico, especialmente para as turbinas hidráulicas, sendo esses aços submetidos ao fenômeno da cavitação (ondas de choque na superfície sólida gerada por “implosão” de bolhas), que solicita o material “dinamicamente”. O objetivo da pesquisa foi estudar o aço ASTM A743 CA-6NM quando sujeito ao impacto, após tratamento térmico específico utilizado na prática de uma empresa fabricante de turbinas hidráulicas e comparar com o mesmo tratamento em temperaturas inferiores. O estudo fundamentou-se basicamente em torno do aço CA6-NM, do tratamento térmico empregado e do ensaio de impacto que permitisse avaliar a tenacidade do material. Os resultados adquiridos com o ensaio de impacto permitem indagar algumas possibilidades de discrepâncias relacionadas com o próprio ensaio, que apresenta variações em razão da fabricação do corpo de prova e da velocidade de impacto, e com a liga do material, que pode variar conforme a fundição do aço. Esses resultados levaram à conclusão de que a temperatura patamar de aquecimento de alívio de tensões utilizado pela empresa é a que melhor traz resistência ao impacto medida em quantidade de energia (Joules), enquanto outras temperaturas apresentaram significância apenas na avaliação das fraturas. Com isso, em futuras pesquisas, pode-se melhor avaliar o comportamento desse aço ao impacto com condições variadas, em especial para ensaios a temperaturas inferiores, a fim de melhor caracterizar o material para obter o processo mais adequado.Palavras-chave: Resistência ao impacto. Aço ASTM A743 CA-6NM. Alívio de tensões

Alteração do material do agitador da panela de separação da escória do forno de fundição de chumbo

Atualmente, todas as empresas buscam reduzir custos e, qualquer processo, máquina ou equipamento que gere gastos desnecessários passa a ser alvo de estudos para alteração ou realocação. O objetivo principal com este trabalho foi evidenciar a alteração do material do agitador de um forno de fundição de chumbo, elemento de máquina altamente custoso em razão do elevado índice de quebra, considerando custo versus benefício. Neste estudo teve-se embasamento teórico em diversos autores, entre eles: Vicente Gentil, Antônio Luiz V. da Costa Silva, Ramon S. Cortéz Paredes, William D. Callister Junior e Norman Araújo Papst. É importante ressaltar que foram realizados testes em alguns materiais, abrangendo testes práticos e ensaios laboratoriais de microscopia. Durante o trabalho, constatou-se que o fator que mais afeta a troca constante desse agitador é a ação dos elementos químicos que entram em contato direto com o elemento de máquina em questão. Ocorre no material corrosão galvânica entre o chumbo e o ferro, metal base do aço, em que o chumbo, por ser mais nobre, rouba os elétrons do ferro, metal menos nobre, criando basicamente uma pilha galvânica, com troca de elétrons entre dois metais dissimilares. Ocorre também corrosão grafítica sendo caracterizada pela dissolução seletiva do ferro, resultando na área atacada da liga. Os resultados levaram à conclusão de que para essas condições de trabalho não se pode aplicar nenhum tipo de metal menos nobre que o chumbo, logo, aplicou-se um revestimento cerâmico, e este, por sinal, alcançou alto desempenho demonstrando ser eficiente para o trabalho que foi empregado.Palavras-chave: Agitador. Corrosão. Revestimento cerâmico

ALTERAÇÃO DO MATERIAL DO AGITADOR DA PANELA DE SEPARAÇÃO DA ESCÓRIA DO FORNO DE FUNDIÇÃO DE CHUMBO

Atualmente, todas as empresas buscam reduzir custos e, qualquer processo, máquina ou equipamento que gere gastos desnecessários passa a ser alvo de estudos para alteração ou realocação. O objetivo principal com este trabalho foi evidenciar a alteração do material do agitador de um forno de fundição de chumbo, elemento de máquina altamente custoso, em razão do elevado índice de quebra, visando custo versus benefício. Os autores que embasaram teoricamente este estudo foram Papst (19--), McCabe (1993), Gentil (2003), Chiaverini (2008), Callister (2008), Paredes (2009), Silva e Mei (2010) e Gemelli (2011). É importante ressaltar que foram realizados testes em alguns materiais, abrangendo testes práticos e ensaios laboratoriais de microscopia. Durante o trabalho, constatou-se que o fator que mais afeta a troca constante desse agitador é a ação dos elementos químicos que entram em contato direto com o elemento de máquina em questão. Ocorre no material corrosão galvânica entre o chumbo e o ferro, metal base do aço, em que o chumbo, por ser mais nobre, rouba os elétrons do ferro, metal menos nobre, criando basicamente uma pilha galvânica, com troca de elétrons entre dois metais dissimilares. Ocorre também corrosão grafítica, sendo caracterizada pela dissolução seletiva do ferro, resultando na área atacada da liga. Os resultados levaram à conclusão de que para essas condições de trabalho não se pode aplicar nenhum tipo de metal menos nobre que o chumbo, logo, aplicou-se um revestimento cerâmico, e este, por sinal, alcançou alto desempenho, demonstrando ser eficiente para o trabalho para o qual foi empregado.Palavras-chave: Agitador. Corrosão. Revestimento cerâmico

ANÁLISE DO GRAU DE CONTAMINAÇÃO COM CARBONO DO AÇO INOXIDÁVEL ASTM A743 CA6MN EM RAZÃO DO TRATAMENTO TÉRMICO DE ALÍVIO DE TENSÕES EM CONJUNTO COM AÇO CARBONO

Os aços inoxidáveis martensíticos são utilizados em grande escala como matéria-prima na construção de componentes, no setor hidrelétrico, sendo exigidas duas características aliadas: boa resistência mecânica e à corrosão. Os tratamentos térmicos empregados no aço ASTM A743 CA6MN têm grande influência na obtenção dessas duas propriedades. O presente trabalho tem por objetivo estudar o grau de contaminação com o carbono, do aço inoxidável martensítico ASTM A743 CA6-MN, quando se realiza o tratamento térmico de alívio de tensões com o aço carbono. Os corpos de prova do aço ASTM A743 CA6MN foram tratados nas seguintes condições: afastados do corpo de aço carbono, encostados no corpo de aço carbono e presos ao corpo de aço carbono;  todos os tratamentos foram realizados a uma temperatura de aquecimento de 620 °C, e todos os resultados obtidos são comparados para amostras sem alívio de tensões. Para a avaliação dos corpos de prova, ocorreu a realização de espectrometria de emissão óptica, verificando a composição química de cada amostra, testes de dureza na escala Rokwell com carga de 150 Kg, para a análise das propriedades mecânicas, e ensaios metalográficos para a análise da estrutura cristalina. Os resultados indicam que se há contaminação, esta não é significativa para afetar a funcionalidade do equipamento, sendo, portanto, indicado o tratamento térmico subcrítico com aço carbono, o que vem a otimizar a utilização do forno com aço inox martensítico ASTM A743 CA6MN em razão do tratamento térmico com o aço carbono. Com isso, pode-se realizar o tratamento dos aços juntamente, aliando a minimização de custos com o aumento de produtividade.Palavras-chave: Contaminação. ASTM A743 CA6MN. Alívio de tensões