MAPA - PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MECÂNICA E METROLOGIA - 532023
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M.A.P.A.
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO E METROLOGIA
Olá, aluno(a),
Tudo bem? Seja bem-vindo(a) à nossa atividade M.A.P.A. da disciplina Processos
de Fabricação Mecânica e Metrologia. A atividade tem como tema “A Revolução
Industrial e a Evolução da Industrialização”, e está dividida em três etapas,
abordando os conteúdos que serão estudados ao longo de toda a disciplina
Processos de Fabricação Mecânica e Metrologia.
As suas principais tarefas nesse M.A.P.A. serão:
- Descrever os principais processos de fabricação na produção de um eixo cardã;
- Pesquisar e explorar sobre o processo de fundição na indústria;
- Descreva, as principais características e aplicações da CMM e da projetora de
perfil;
Bom trabalho!
Prof. Plínio de Andrade Vieira
VOCÊ ESTÁ
PREPARADO(A)?
Nas próximas linhas,
você será DESAFIADO(A)! Como futuro(a) profissional da área de tecnologia,
queremos que você desenvolva habilidades essenciais para a sua jornada, como:
analisar, sistematizar, refletir e tomar decisão. Uma aprendizagem ativa
relevante é relacionada à nossa vida, aos nossos projetos e expectativas. E
nisso, o aprendizado em Processos de Fabricação Mecânica e Metrologia é
excelente! Analisar e interpretar os desafios da vida real para a tomada de
decisão, transformando-os em um objeto de estudo que permita a aplicação de
conceitos de tecnologia na vivência prática de concepção de projetos.
O objetivo deste desafio é provocar o seu senso de interpretação, buscando os
fundamentos necessários à explicação e compreensão das questões propostas,
conectando o conteúdo de Processos de Fabricação Mecânica e Metrologia à
realidade de uma determinada indústria. Além disso, este desafio proporciona
autonomia para que você seja capaz de organizar suas atividades mentais, de
modo a desenvolver não somente o que compete às suas atribuições como
estudante, mas também como futuros profissionais.
Nossa atividade está dividida em três etapas que deverão ser feitas
individualmente. Você será desafiado(a) primeiramente a determinar as
principais etapas de um processo de produção de eixo cardã. Em seguida, irá
descrever sobre os diversos tipos de processos de fundição que se pode
encontrar na produção e finalmente, descrever o funcionamento de equipamentos
específicos utilizados dentro do controle de qualidade. Assim, seus conhecimentos
serão colocados à prova! Você está preparado(a)? Vamos lá!
A REVOLUÇÃO
INDUSTRIAL E A EVOLUÇÃO DA INDUSTRIALIZAÇÃO
Imagine-se por um
momento transportado para o final do século XVIII, em meio a um cenário marcado
pela transição entre o mundo artesanal e uma nova era de produção em massa.
Você se encontra em uma pequena vila, onde o som de martelos e teares é
substituído pelo rugir das máquinas. É o início de uma revolução que mudará o
curso da história: a Revolução Industrial.
Nesse período, ocorreram avanços tecnológicos e transformações sociais que
levaram à criação das fábricas modernas e à industrialização em larga escala.
As antigas formas de produção baseadas no trabalho manual foram substituídas
por máquinas movidas a vapor e motores a vapor.
Essa transição revolucionária permitiu um aumento sem precedentes na produção
de bens, transformando o mundo e moldando a sociedade como a conhecemos hoje. A
industrialização trouxe consigo uma série de mudanças significativas. A
produção em larga escala e a padronização dos processos produtivos permitiram a
disponibilidade 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 na produtividade. As fábricas se tornaram verdadeiras
catedrais industriais, com enormes máquinas em movimento constante e
trabalhadores especializados realizando tarefas específicas.
Com o tempo, a industrialização se espalhou por todo o mundo, impulsionando o
crescimento econômico e a urbanização em larga escala. As cidades se expandiram
rapidamente, atraindo uma mão de obra em busca de emprego 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 industriais desempenhava um papel fundamental na expansão e no sucesso
dessa transformação. Nas fábricas das áreas urbanas industriais, essas máquinas
avançadas e altamente eficientes eram responsáveis por impulsionar a produção
em larga escala. Com seu funcionamento preciso e automatizado, as máquinas
industriais permitiam a fabricação em massa de produtos, atendendo à crescente
demanda da sociedade em constante evolução. Mas, o que seria uma máquina industrial?
Uma máquina industrial é um equipamento projetado para realizar tarefas
específicas de produção em larga escala. Essas máquinas são desenvolvidas para
melhorar a eficiência, aumentar a produtividade e garantir a qualidade na
fabricação de produtos.
Elas são compostas por vários componentes e sistemas que trabalham em conjunto
para realizar as operações necessárias. Vamos explorar algumas das principais
características e processos envolvidos:
- Fonte de
energia: Muitas máquinas são alimentadas por
eletricidade, embora algumas também possam utilizar outras fontes de energia,
como motores a combustão interna, ar comprimido ou energia hidráulica.
- Componentes mecânicos: Elas são equipadas com uma variedade de
componentes mecânicos, como engrenagens, correias, polias, eixos, mancais e
sistemas de transmissão. Esses componentes trabalham em conjunto para
transmitir energia e movimento dentro da máquina.
- Controle e automação: Muitas delas são controladas por sistemas
automatizados, como controladores lógicos programáveis (CLPs) e interfaces
homem-máquina (IHMs). Esses sistemas de controle permitem monitorar e ajustar
parâmetros, como velocidade, temperatura, pressão e tempo de operação.
- Sensores e dispositivos de segurança: Os maquinários são frequentemente
equipados com sensores que monitoram 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 e sistemas 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 de dispositivos especializados,
como lâminas, ferramentas de corte, trocadores de moldes, robôs industriais,
esteiras transportadoras, 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 peças
desgastadas, a limpeza de resíduos e a calibração de instrumentos de medição.
Além disso, o monitoramento contínuo do desempenho da máquina pode ser feito
por meio de análise de dados, sensores de monitoramento de condições e
manutenção preditiva.
Cada máquina
industrial é única em termos de seu projeto, função e aplicação. No entanto,
todas elas compartilham a finalidade de realizar tarefas de produção eficientes
e consistentes. A combinação de componentes mecânicos, sistemas de controle,
operações especializadas e manutenção adequada permite que as máquinas
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 cargas pesadas em locais como armazéns, depósitos e centros de distribuição.
Essas máquinas são equipadas com um eixo 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 rodas motrizes, 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 ou gás) 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 a potência gerada e transmiti-la
para as rodas de tração da empilhadeira. O eixo cardã desempenha um papel
fundamental nessa transmissão de potência.
- Eixo Cardã: O eixo cardã é um eixo flexível composto por uma
série de articulações, conhecidas como juntas cardã, que permitem a transmissão
de energia e movimento mesmo quando há desalinhamentos entre os componentes.
- Caixa de Transmissão: O eixo cardã conecta-se à caixa de
transmissão, que possui diferentes engrenagens responsáveis por controlar a
velocidade e a direção do movimento da empilhadeira. Essa caixa de transmissão
também 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 e permitindo 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 uma
transmissão 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 eixo cardã. Considere os seguintes aspectos:
- Seleção de materiais: Explique quais materiais são comumente
utilizados na fabricação de eixos cardãs e quais são as propriedades desejáveis
nesses materiais. Discuta as razões por trás dessas escolhas e como elas afetam
o desempenho e a durabilidade do eixo cardã.
- Processos de fabricação: Descreva os diferentes processos de
fabricação utilizados na produção de um eixo cardã. Isso pode incluir
forjamento, usinagem, estampagem, soldagem, entre outros. Explique as etapas e
técnicas envolvidas em cada processo, destacando suas vantagens, desafios e
aplicações.
- Tratamentos térmicos e acabamento: Pesquise e explique os
tratamentos térmicos aplicados aos eixos cardãs durante o processo de
fabricação. Comente sobre a importância desses tratamentos para melhorar as
propriedades mecânicas do componente. Além disso, discuta os processos de
acabamento utilizados para garantir 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, como
testes de dimensionalidade, testes de resistência e testes de balanceamento.
Comente sobre a relevância desses testes 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
diversos componentes mecânicos. A fundição é amplamente utilizada na indústria
para produzir peças complexas com grande 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 em um molde, onde ele é solidificado para formar
uma peça sólida. Esse processo é amplamente utilizado na indústria 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 do molde (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 de ligas 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 espaços vazios do padrão, assumindo a forma
desejada. À medida que o material esfria e solidifica, a peça é formada dentro
do molde.
- Resfriamento e Extração: Após a solidificação completa do
material, o molde é aberto e a peça é extraída. Em alguns 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, como usinagem, 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 de fundição na indústria. Concentre-se em diferentes tipos de fundição,
como fundição em areia, fundição por cera perdida ou fundição em molde
metálico. Além disso, destaque as vantagens, desafios e aplicações de cada tipo
de 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 os
seguintes 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 desse
método, como a flexibilidade de produção, o custo relativamente baixo e a
possibilidade de criar peças de grande porte. Também aborde os desafios, como a
necessidade de pós-tratamento e a limitação em termos de complexidade 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 um modelo 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 e a 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 cera perdida na indústria.
- Fundição em Molde Metálico: Descreva o processo de fundição em
molde metálico, que utiliza moldes permanentes feitos de metal, como aço ou
ferro fundido. Explique as etapas envolvidas, incluindo a preparação do molde,
o despejo do material fundido e a extração da peça. Aborde as vantagens desse
método, como a alta precisão dimensional, a boa qualidade superficial e a
possibilidade de produção em grande escala. Discuta os desafios, como a maior
complexidade e custo na fabricação dos moldes metálicos. Apresente as
principais aplicações 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 e conformidade dos produtos fabricados. A metrologia é uma ciência que
envolve a medição e a avaliação das grandezas físicas, permitindo a realização
de verificações precisas e confiáveis. Ela abrange um conjunto de
conhecimentos, técnicas e instrumentos que são empregados para realizar
medições exatas e assegurar que os produtos atendam aos requisitos
estabelecidos pelas normas e especificações técnicas.
Ela tem um impacto direto na qualidade dos produtos industriais. Através da
aplicação de instrumentos de medição 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 às especificações, permitindo a tomada de ações corretivas para
garantir a conformidade dos produtos antes que sejam entregues aos clientes.
Os instrumentos de medição utilizados na metrologia industrial são diversos e
variam de acordo com as características a serem avaliadas. Dentre os principais
instrumentos, destacam-se o paquímetro, o micrômetro, a máquina 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 determinada grandeza, seja ela dimensional, angular, de
rugosidade, de dureza, entre outras.
Além dos instrumentos de medição, existem diversas técnicas utilizadas na
metrologia industrial. Essas técnicas são empregadas para realizar medições em
diferentes situações e de acordo com as necessidades específicas de cada
processo de fabricação. Entre as principais técnicas utilizadas estão a
projeção de perfil, a interferometria, a varredura a laser, a tomografia
computadorizada, a fotogrametria, entre outras. Cada técnica possui suas
particularidades e é aplicada de acordo com as características do objeto a ser
medido, a complexidade da peça, a precisão 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 por Coordenadas) e da projetora de perfil.
Explique como esses instrumentos de medição são utilizados na metrologia
industrial, destacando suas vantagens e as principais informações que podem ser
obtidas por meio de sua utilização.
FINALIZAÇÃO
Ao concluirmos
esta atividade sobre processos de fabricação mecânica e a importância da
metrologia na indústria, é evidente a relevância desses conhecimentos para o
desenvolvimento e a qualidade dos produtos fabricados. Ao explorarmos os diferentes
processos, desde a usinagem até a metrologia, pudemos compreender como cada
etapa é fundamental para o sucesso da produção.
Através da contextualização histórica, percebemos como a revolução industrial
impulsionou a fabricação em massa e a evolução das máquinas industriais. A
introdução dos processos de fabricação mecânica, como usinagem, conformação
mecânica, fundição e soldagem, possibilitou a produção eficiente e a
disponibilidade de produtos em larga escala.
No entanto, não podemos negligenciar a importância da metrologia nesse
contexto. A metrologia desempenha um papel vital na garantia da qualidade e da
precisão dos produtos. Por meio de instrumentos de medição e técnicas
adequadas, a metrologia assegura a conformidade com as especificações técnicas,
realiza verificações precisas e confiáveis, e contribui para a melhoria
contínua dos processos produtivos.
Ao longo dessa atividade, você pôde explorar diferentes processos de fabricação
mecânica, compreendendo suas características, 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 o fascinante campo da fabricação mecânica e da
metrologia. Ao entender a relevância desses temas, você estará preparado 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 engenharia mecânica e engenharia de produção, pois eles são
essenciais para uma carreira sólida e de sucesso na indústria.
Um abraço!
Prof. Plínio de Andrade Vieira
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