MAPA – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA E METROLOGIA – 53/2023

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Imagine-se por um momento transportado para o final do século XVIII, em meio a um cenário marcado pelatransição entre o mundo artesanal e uma nova era de produção em massa. Você se encontra em uma pequenavila, onde o som de martelos e teares é substituído pelo rugir das máquinas. É o início de uma revolução quemudará o curso da história: a Revolução Industrial.
Nesse período, ocorreram avanços tecnológicos e transformações sociais que levaram à criação das fábricasmodernas e à industrialização em larga escala. As antigas formas de produção baseadas no trabalho manualforam substituídas por máquinas movidas a vapor e motores a vapor.
Essa transição revolucionária permitiu um aumento sem precedentes na produção de bens, transformando omundo e moldando a sociedade como a conhecemos hoje. A industrialização trouxe consigo uma série demudanças significativas. A produção em larga escala e a padronização dos processos produtivos permitiram adisponibilidade de produtos em maior quantidade e a preços mais acessíveis.
Além disso, a introdução de máquinas e tecnologias inovadoras proporcionou um aumento na eficiência e naprodutividade. As fábricas se tornaram verdadeiras catedrais industriais, com enormes máquinas em movimentoconstante e trabalhadores especializados realizando tarefas específicas.
Com o tempo, a industrialização se espalhou por todo o mundo, impulsionando o crescimento econômico e aurbanização em larga escala. As cidades se expandiram rapidamente, atraindo uma mão de obra em busca deemprego nas fábricas e contribuindo para o surgimento das primeiras áreas urbanas industriais.
À medida que a industrialização se espalhava pelo mundo, o desenvolvimento das máquinas industriaisdesempenhava um papel fundamental na expansão e no sucesso dessa transformação. Nas fábricas das áreasurbanas industriais, essas máquinas avançadas e altamente eficientes eram responsáveis por impulsionar aprodução em larga escala. Com seu funcionamento preciso e automatizado, as máquinas industriais permitiam afabricação em massa de produtos, atendendo à crescente demanda da sociedade em constante evolução. Mas, oque seria uma máquina industrial?
Uma máquina industrial é um equipamento projetado para realizar tarefas específicas de produção em largaescala. Essas máquinas são desenvolvidas para melhorar a eficiência, aumentar a produtividade e garantir aqualidade na fabricação de produtos.
Elas são compostas por vários componentes e sistemas que trabalham em conjunto para realizar as operaçõesnecessárias. Vamos explorar algumas das principais características e processos envolvidos:

• Fonte de energia:
  Muitas máquinas são alimentadas por eletricidade, embora algumas também possam utilizaroutras fontes de energia, como motores a combustão interna, ar comprimido ou energia hidráulica.
• Componentes mecânicos:
  Elas são equipadas com uma variedade de componentes mecânicos, comoengrenagens, correias, polias, eixos, mancais e sistemas de transmissão. Esses componentes trabalham emconjunto para transmitir energia e movimento dentro da máquina.
• Controle e automação:
  Muitas delas são controladas por sistemas automatizados, como controladores lógicosprogramáveis (CLPs) e interfaces homem-máquina (IHMs). Esses sistemas de controle permitem monitorar eajustar parâmetros, como velocidade, temperatura, pressão e tempo de operação.
• Sensores e dispositivos de segurança:
  Os maquinários são frequentemente equipados com sensores quemonitoram o desempenho e as condições de operação. Isso inclui sensores de temperatura, pressão, nível,proximidade, entre outros. Além disso, dispositivos de segurança, como cortinas de luz, botões de emergência esistemas de parada de emergência, são essenciais para garantir a segurança dos operadores e prevenir acidentes.
• Operações específicas:
  Cada máquina é projetada para realizar uma operação específica, como corte,soldagem, moldagem, usinagem, embalagem, entre outras. Essas operações são realizadas por meio dedispositivos especializados, como lâminas, ferramentas de corte, trocadores de moldes, robôs industriais, esteirastransportadoras, sistemas de dosagem, entre outros.
• Manutenção e monitoramento:
  Para garantir o seu bom funcionamento, é necessário um programa de
  manutenção adequado. Isso inclui a lubrificação regular de componentes móveis, a substituição de peçasdesgastadas, a limpeza de resíduos e a calibração de instrumentos de medição. Além disso, o monitoramentocontínuo do desempenho da máquina pode ser feito por meio de análise de dados, sensores de monitoramentode condições e manutenção preditiva.
  Cada máquina industrial é única em termos de seu projeto, função e aplicação. No entanto, todas elascompartilham a finalidade de realizar tarefas de produção eficientes e consistentes. A combinação decomponentes mecânicos, sistemas de controle, operações especializadas e manutenção adequada permite que asmáquinas industriais operem de maneira confiável e atendam aos requisitos de produção das indústrias.
  ETAPA 1: Funcionamento de Empilhadeira com Eixo Cardã
  Uma empilhadeira é uma máquina amplamente utilizada na indústria para movimentação e transporte de cargaspesadas em locais como armazéns, depósitos e centros de distribuição. Essas máquinas são equipadas com umeixo cardã, que desempenha um papel fundamental na transmissão de energia e movimento.
  O eixo cardã na empilhadeira é responsável por transmitir a potência do motor para as rodas de tração ou rodasmotrizes, permitindo que a máquina se mova de maneira eficiente. Vamos entender como isso acontece:
• Motor:
  A empilhadeira é equipada com um motor, que pode ser alimentado por combustível (como diesel ougás) ou eletricidade. Esse motor fornece a potência necessária para o funcionamento da empilhadeira.
• Transmissão de Potência:
  O motor está conectado a uma transmissão, que é responsável por receber apotência gerada e transmiti-la para as rodas de tração da empilhadeira. O eixo cardã desempenha um papelfundamental nessa transmissão de potência.
• Eixo Cardã:
  O eixo cardã é um eixo flexível composto por uma série de articulações, conhecidas como juntascardã, que permitem a transmissão de energia e movimento mesmo quando há desalinhamentos entre oscomponentes.
• Caixa de Transmissão:
  O eixo cardã conecta-se à caixa de transmissão, que possui diferentes engrenagensresponsáveis por controlar a velocidade e a direção do movimento da empilhadeira. Essa caixa de transmissãotambém pode possuir diferenciais para permitir uma distribuição equilibrada da força entre as rodas motrizes.
• Rodas de Tração:
  As rodas de tração são movimentadas pelo eixo cardã, transmitindo a potência do motor epermitindo que a empilhadeira se mova para frente, para trás e realize manobras.
  O eixo cardã na empilhadeira é projetado para suportar cargas pesadas e transmitir a potência de forma eficiente,mesmo em condições adversas de operação. A utilização do eixo cardã nesse tipo de máquina proporciona umatransmissão de energia robusta e confiável.
  Atividade da ETAPA 1: Fabricação de um Eixo Cardã
  Sua tarefa é
  pesquisar e descrever os principais processos de fabricação envolvidos na produção de um eixocardã
  . Considere os seguintes aspectos:
• Seleção de materiais:
  Explique quais materiais são comumente utilizados na fabricação de eixos cardãs e quaissão as propriedades desejáveis nesses materiais. Discuta as razões por trás dessas escolhas e como elas afetam odesempenho e a durabilidade do eixo cardã.
• Processos de fabricação:
  Descreva os diferentes processos de fabricação utilizados na produção de um eixocardã. Isso pode incluir forjamento, usinagem, estampagem, soldagem, entre outros. Explique as etapas e técnicasenvolvidas em cada processo, destacando suas vantagens, desafios e aplicações.
• Tratamentos térmicos e acabamento:
  Pesquise e explique os tratamentos térmicos aplicados aos eixos cardãsdurante o processo de fabricação. Comente sobre a importância desses tratamentos para melhorar aspropriedades mecânicas do componente. Além disso, discuta os processos de acabamento utilizados paragarantir uma superfície lisa e livre de imperfeições.
• Controle de qualidade:
  Aborde a importância do controle de qualidade durante a fabricação de um eixo cardã.Explique os testes e inspeções realizados para garantir a conformidade com as especificações técnicas, comotestes de dimensionalidade, testes de resistência e testes de balanceamento. Comente sobre a relevância dessestestes para assegurar a qualidade e a segurança do eixo cardã.
  ETAPA 2: Fundição na Indústria
  Nesta etapa, iremos abordar o processo de fundição, uma técnica fundamental na fabricação de diversoscomponentes mecânicos. A fundição é amplamente utilizada na indústria para produzir peças complexas comgrande precisão e versatilidade. Vamos mergulhar na descrição e nos aspectos essenciais desse processo.
  A fundição é um processo que consiste em derreter um metal ou uma liga metálica e verter o material líquido emum molde, onde ele é solidificado para formar uma peça sólida. Esse processo é amplamente utilizado naindústria devido à sua capacidade de produzir peças de diferentes tamanhos, formas e complexidades.
  Principais Etapas do Processo de Fundição:
• Preparação do Molde:
  O primeiro passo na fundição é preparar o molde. Isso envolve a escolha do material domolde (geralmente areia), a criação de um padrão em negativo da peça a ser produzida e a montagem do molde.
• Preparação do Material:
  O material a ser fundido é selecionado e preparado. Isso pode envolver a fusão deligas metálicas em fornos de fundição, onde o material é aquecido até atingir seu ponto de fusão adequado.
• Vazamento e Solidificação:
  O material fundido é despejado no molde preparado. Ele preenche os espaçosvazios do padrão, assumindo a forma desejada. À medida que o material esfria e solidifica, a peça é formadadentro do molde.
• Resfriamento e Extração:
  Após a solidificação completa do material, o molde é aberto e a peça é extraída. Emalguns casos, pode ser necessária a remoção de excessos de material, como rebarbas ou canais de alimentação.
• Acabamento:
  Após a extração, a peça fundida pode passar por processos adicionais de acabamento, comousinagem, retificação ou tratamentos térmicos, para alcançar as tolerâncias e propriedades desejadas.
  Atividade da ETAPA 2: Tipos de Processos de Fundição
  Nesta etapa da atividade, sua tarefa é
  pesquisar e explorar mais detalhadamente sobre o processo defundição na indústria
  . Concentre-se em diferentes tipos de fundição, como fundição em areia, fundição por ceraperdida ou fundição em molde metálico. Além disso, destaque as vantagens, desafios e aplicações de cada tipode fundição.
  Para realizar essa pesquisa, consulte livros, artigos acadêmicos, sites especializados e materiais técnicos.Certifique-se de citar corretamente todas as fontes utilizadas. Ao realizar sua pesquisa, leve em consideração osseguintes pontos:
• Fundição em Areia:
  Descreva o processo de fundição em areia, incluindo os passos envolvidos, como a
  preparação do molde de areia, a colocação do material fundido e a solidificação. Discuta as vantagens dessemétodo, como a flexibilidade de produção, o custo relativamente baixo e a possibilidade de criar peças de grandeporte. Também aborde os desafios, como a necessidade de pós-tratamento e a limitação em termos decomplexidade das formas produzidas. Explique as principais aplicações da fundição em areia na indústria.
• Fundição por Cera Perdida:
  Explique o processo de fundição por cera perdida, que envolve a criação de ummodelo em cera, o revestimento cerâmico, a remoção da cera e o despejo do material fundido no molde.Destaque as vantagens desse método, como a precisão dimensional, a capacidade de produzir peças complexas ea excelente qualidade superficial. Discuta os desafios, como a necessidade de maior tempo e custo de produção,bem como a limitação em termos de tamanho das peças. Apresente as principais aplicações da fundição por ceraperdida na indústria.
• Fundição em Molde Metálico:
  Descreva o processo de fundição em molde metálico, que utiliza moldespermanentes feitos de metal, como aço ou ferro fundido. Explique as etapas envolvidas, incluindo a preparaçãodo molde, o despejo do material fundido e a extração da peça. Aborde as vantagens desse método, como a altaprecisão dimensional, a boa qualidade superficial e a possibilidade de produção em grande escala. Discuta osdesafios, como a maior complexidade e custo na fabricação dos moldes metálicos. Apresente as principaisaplicações da fundição em molde metálico na indústria.
  ETAPA 3: Metrologia na Industria
  No contexto da indústria, a metrologia desempenha um papel crucial na garantia da qualidade, precisão econformidade dos produtos fabricados. A metrologia é uma ciência que envolve a medição e a avaliação dasgrandezas físicas, permitindo a realização de verificações precisas e confiáveis. Ela abrange um conjunto deconhecimentos, técnicas e instrumentos que são empregados para realizar medições exatas e assegurar que osprodutos atendam aos requisitos estabelecidos pelas normas e especificações técnicas.
  Ela tem um impacto direto na qualidade dos produtos industriais. Através da aplicação de instrumentos demedição adequados e de técnicas precisas, é possível avaliar as características dimensionais, geométricas,funcionais e de desempenho dos produtos. Isso possibilita a detecção de possíveis desvios em relação àsespecificações, permitindo a tomada de ações corretivas para garantir a conformidade dos produtos antes quesejam entregues aos clientes.
  Os instrumentos de medição utilizados na metrologia industrial são diversos e variam de acordo com ascaracterísticas a serem avaliadas. Dentre os principais instrumentos, destacam-se o paquímetro, o micrômetro, amáquina de medição por coordenadas (CMM), o rugosímetro, o calibrador de roscas e o relógio comparador.Cada instrumento possui uma função específica e é projetado para medir com precisão uma determinadagrandeza, seja ela dimensional, angular, de rugosidade, de dureza, entre outras.
  Além dos instrumentos de medição, existem diversas técnicas utilizadas na metrologia industrial. Essas técnicassão empregadas para realizar medições em diferentes situações e de acordo com as necessidades específicas decada processo de fabricação. Entre as principais técnicas utilizadas estão a projeção de perfil, a interferometria, avarredura a laser, a tomografia computadorizada, a fotogrametria, entre outras. Cada técnica possui suasparticularidades e é aplicada de acordo com as características do objeto a ser medido, a complexidade da peça, aprecisão desejada e outros fatores relevantes.
  Atividade da ETAPA 3: Metrologia dentro do setor de Qualidade
  Descreva, de forma sucinta, as principais características e aplicações da CMM (Máquina de Medição porCoordenadas) e da projetora de perfil
  . Explique como esses instrumentos de medição são utilizados nametrologia industrial, destacando suas vantagens e as principais informações que podem ser obtidas por meio desua utilização.
  FINALIZAÇÃO
  Ao concluirmos esta atividade sobre processos de fabricação mecânica e a importância da metrologia naindústria, é evidente a relevância desses conhecimentos para o desenvolvimento e a qualidade dos produtosfabricados. Ao explorarmos os diferentes processos, desde a usinagem até a metrologia, pudemos compreendercomo cada etapa é fundamental para o sucesso da produção.
  Através da contextualização histórica, percebemos como a revolução industrial impulsionou a fabricação emmassa e a evolução das máquinas industriais. A introdução dos processos de fabricação mecânica, comousinagem, conformação mecânica, fundição e soldagem, possibilitou a produção eficiente e a disponibilidade deprodutos em larga escala.
  No entanto, não podemos negligenciar a importância da metrologia nesse contexto. A metrologia desempenhaum papel vital na garantia da qualidade e da precisão dos produtos. Por meio de instrumentos de medição etécnicas adequadas, a metrologia assegura a conformidade com as especificações técnicas, realiza verificaçõesprecisas e confiáveis, e contribui para a melhoria contínua dos processos produtivos.
  Ao longo dessa atividade, você pôde explorar diferentes processos de fabricação mecânica, compreendendo suascaracterísticas, aplicações e desafios. Além disso, aprofundou-se na importância da metrologia na indústria,reconhecendo como ela desempenha um papel essencial no controle da qualidade e na satisfação dos clientes.
  Esperamos que essa atividade tenha enriquecido seus conhecimentos e despertado sua curiosidade sobre ofascinante campo da fabricação mecânica e da metrologia. Ao entender a relevância desses temas, você estarápreparado para enfrentar desafios e contribuir para a inovação e o avanço contínuo da indústria.
  Parabéns por concluir essa atividade! Continue explorando e aprimorando seus conhecimentos em engenhariamecânica e engenharia de produção, pois eles são essenciais para uma carreira sólida e de sucesso na indústria.
  Um abraço!
  Prof. Plínio de Andrade Vieira