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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - UFSC

CENTRO TECNOLÓGICO – CTC

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA - EMC

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MATERIAIS



WEG Equipamentos Elétricos S.A. - Divisão Motores

Departamento de Ferramentaria
RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR III

Período: 08/09/2008 a 19/12/2008

Aluno: André Piedade Palau - 06137002

Orientador: Odair A. da Silva

Concordamos com o conteúdo desse relatório”



Jaraguá do Sul, dezembro de 2008.


WEG Equipamentos Elétricos S.A. - Divisão Motores

Departamento de Ferramentaria

Rua Venâncio da Silva Porto, 399

Jaraguá do Sul – SC

CEP: 89256-900

Fone: (47) 3372-4000

Fax: (47) 3372-4010

E-mail: weg@weg.net

Homepage: http://www.weg.net


AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente ao grupo WEG e ao curso de Engenharia de Materiais, que devido à parceria criada, possibilitaram a realização de diversos estágios, incluindo o meu.

Representando o curso, devo especial agradecimento aos professores que contribuíram e contribuem para a aquisição e manutenção dos estágios. Dentre eles, posso citar meus agradecimentos ao Germano Riffel, Berend Snoijier e Antônio Pedro Novaes. Eles, além de serem responsáveis pelos estágios, são responsáveis pelo auxílio na formação pessoal e profissional dos diversos alunos do curso.

Dentro da empresa, meu principal agradecimento vai ao amigo e orientador Odair A. da Silva, que me auxiliou e instruiu em tudo o que me foi necessário, não medindo esforços nem a disponibilidade do seu “apertado tempo” para me ajudar. Não menos merecidos, são os agradecimentos ao Maurício Zanglelini, gerente da ferramentaria, Wilmar Machado, chefe do departamento e ao Marcio César Gouvêa, meu co-orientador.

Ainda aqui dentro, não posso deixar de citar o nome de alguns colegas, que compartilharam comigo não só conhecimento, mas um pouco de suas experiências de vida. Primeiramente esse agradecimento vai ao José Almeida, que em muito me ajudou durante a minha estada na empresa. Em seguida, agradeço aos senhores Fischer, Wolnei, Euclides, Andreas, Vicente, Jandir, Macali, Giuliano, Helton, Miguel, Alessandro, Gustavo, Cleide e Priscila, que se mostraram não apenas colegas, mas amigos. E embora não citados aqui, outros também foram importantes para a realização do meu estágio.

Agradeço também aos meus amigos estagiários, que me ajudaram em tudo o que foi necessário, desde dúvidas no estágio, até as dificuldades do dia-a-dia.

Agradeço a minha família, que sempre me apoiou e me deu forças em tudo, sendo eles os responsáveis de eu ser a pessoa que eu sou.

E por último agradeço a Deus, que sempre esteve comigo em todos os momentos.

ÍNDICE




AGRADECIMENTOS 3

ÍNDICE 4

1 - INTRODUÇÃO 1

2 - DESENVOLVIMENTO 2

3 - CONCLUSÃO 28

4 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 29



5 - ANEXOS 30


1 - INTRODUÇÃO
Este relatório diz respeito ao terceiro estágio curricular do aluno André Piedade Palau, realizado no setor de ferramentaria da WEG. O estágio, que foi realizado no período de 08/09/2008 a 19/12/2008, contou com a orientação do senhor Odair A. da Silva, e co-orientação do senhor Marcio César Gouvêa.

A WEG é uma empresa que produz não só motores elétricos (sua primeira e principal atividade), mas também componentes eletroeletrônicos, produtos para automação industrial, transformadores de força e distribuição, tintas líquidas e em pó e vernizes eletro-isolantes. Cada vez mais a empresa está se consolidando não só como fabricante de motores, mas como fornecedor de sistemas eletroeletrônicos industriais.

E não apenas produz o produto final, como a maioria dos componentes, máquinas e produtos necessários para se chegar neste produto final. Isso se deve a uma política de trabalho de depender o mínimo possível de terceiros, sendo auto-suficiente em tudo o que for possível.

Sendo assim, além de produzir as carcaças dos motores, as peças de alumínio, os componentes de plásticos, e os componentes de máquinas, ela produz o ferramental necessário para a confecção dessas peças. E todos os projetos desses diversos ferramentais são realizados no setor de ferramentaria da empresa.

Neste setor, o estagiário tem como função auxiliar na escolha dos materiais utilizados, na escolha de tratamentos térmicos e/ou termo-químico que melhorem propriedades específicas e aumentem a vida útil deles, e na resolução de alguns problemas que sempre aparecem, como a baixa produção inesperada de algum ferramental.

Como exemplo desse tipo de trabalho, será citado no relatório o estudo feito com o um ferro fundido específico da Tupy, que substituirá o aço 1045 e P-20, quando usados em modelos para fundição; e o estudo de uma forma de endurecimento superficial para um ferramental cujas solicitações serão muito elevadas.

2 - DESENVOLVIMENTO

2.1 - Fuco FE – 70002




2.1.1 - Introdução

Com a criação do novo metalúrgico da WEG (metalúrgico 4), a produção de algumas peças aumentará de forma acelerada. Tudo isso devido à elevada produtividade que será conseguida com os novos equipamentos comprados para essa fundição.

Esse investimento propiciará um acréscimo substancial na produção da empresa. Mas, com o aumento da velocidade de produção, vem o aumento do desgaste dos ferramentais. E isso é um grande problema, quando se visa um grande crescimento associado a uma boa qualidade (excelente precisão dimensional). Por isso, qualquer desgaste gerado nos ferramentais prejudica a qualidade do produto final.

Às vezes, quando danificado, é possível consertar o ferramental, reparando as áreas desgastadas. Às vezes, porém, esse reparo não é possível, necessitando da produção de um novo modelo. O problema disso é que os custos associados à confecção de um novo modelo são bastante elevados, gerando assim um gasto a mais para a empresa.

Visando evitar esse gasto, devem-se confeccionar ferramentais mais duros e resistentes à abrasão (devido ao desgaste promovido pelo sopro de areia da moldadora). Porém, quanto mais duro o material, mais difícil, demorada, e onerosa é a sua usinagem. Por isso, é necessário achar uma solução que atenda os dois lados da história, facilitando a confecção e garantindo uma longa vida em trabalho.

Uma solução para esse problema seria escolher um material com uma dureza, resistência ao desgaste e usinabilidade intermediária.

Outra opção seria a confecção do ferramental com um material de boa usinabilidade e, após pronto, aumentar sua dureza superficial com algum tipo de revestimento.
Na tentativa de solucionar essa questão, colocaram-se em estudo materiais e formas de revestimentos diferentes.

Um dos materiais que atende bem as exigências supra-citadas é o ferro fundido nodular. Ele foi sugerido pela Tupy, que recomendou a utilização de um produto deles denominado FUCO FE 70002. A palavra FUCO vem de FUndição COntínua, um processo de fundição onde o vazamento do metal líquido não é feito em moldes nem em lingotes, e sim em uma barra única e contínua, que durante a sua solidificação é tracionada e cortada em comprimentos desejados. FE 70002 se refere à classe do material, que é similar ao ferro fundido ABNT NBR 6916 – classe FE 70002.

Esse ferro fundido nodular é comparado ao aço 1045, por possuir limites de resistência a tração, escoamento e dureza similares. Ele perde em termos de alongamento, mas ganha bastante em usinabilidade.

Ele pode ainda ser temperado e/ou nitretado, produzindo uma superfície com elevada dureza e boa resistência à abrasão (propriedades requeridas para os ferramentais).

Como os modelos de fundição não necessitam muito de alongamento, e sim de dureza, resistência ao desgaste e usinabilidade, torna-se comprovadamente interessante o uso deste FUCO para essa aplicação.

Por isso foi designado ao estagiário que estudasse a viabilidade de utilização, tempera e nitretação desse material.


A primeira etapa do trabalho foi a pesquisa sobre o material, levantando todas as características técnicas e os custos. Esse estudo foi facilitado com a visita do estagiário a uma palestra promovida pela Tupy, onde foram apresentadas todas as classes de ferros fundidos produzidos por eles em fundição contínua, dando um enfoque especial ao FE 70002.
Um breve resumo dos temas abordados na palestra será listado abaixo:
Ferros fundidos:
São ligas de ferro, carbono e silício, onde o carbono é adicionado no metal líquido em quantidades que excedem o seu limite de solubilidade no ferro, precipitando como partículas de grafite. A forma dessa grafita pode ser lamelar (ferro cinzento), ou esférica (ferro nodular). As figuras 1a e 1b mostram a microestrutura típica desses dois tipos de ferro.


Fig. 1 – Grafita lamelar. Fig. 2 – Grafita nodular.
Características:
Dependendo da liga utilizada, os ferros fundidos possuem algumas características importantes, como: excelente usinabilidade, bom acabamento superficial, bom amortecimento de vibrações, boa temperabilidade, boas propriedades mecânicas, uma densidade cerca de 10% menor que a do aço, etc.

E os fofos (ferros fundidos) produzidos por fundição contínua ganham ainda em termos de menor quantidade de bolhas de gás, de rechupes, de inclusões de escória e maior estanqueidade (devido a uma distribuição mais homogenia da grafita). Isso tudo devido ao fato de que por se tratar de um processo contínuo, o forno atua como um grande massalote, o que minimiza os problemas citados.

O processo resulta ainda em uma menor remoção do material (pois podem ser fundidos diversos tamanhos de perfis, que se adaptem à aplicação final da peça), eliminação de custos com ferramentaria, etc.
Tratamentos Térmicos (TT):
Os ferros fundidos, ao contrário do que muita gente pensa, permitem quase todos os tipos de tratamentos térmicos. É claro que dependendo da classe, esse tratamento é mais indicado ou não. Os nodulares são os mais recomendados para tratamentos, sendo o FE 70002 o melhor deles. Ele permite todos os TT, e aplicações de processos termo-químicos, como nitretação e cromagem dura. Com uma têmpera, ele consegue atingir durezas de 50 HRc, e com um tratamento de austêmpera esse valor pode chega a 55 HRc. Esses valores são considerados altos para os ferros fundidos.

Esses tratamentos térmicos geralmente são feitos para ajustar alguns parâmetros, como a resistência à tração, dureza, ductilidade, resistência à abrasão, etc., às necessidades da aplicação.


FUCO FE 70002
Essa classe possui elevadas propriedades mecânicas, bom acabamento superficial e boa temperabilidade, permitindo sua utilização em peças que requeiram alta resistência à tração e/ou desgaste.

Na sua condição bruta de fusão possui limite de resistência à tração e limite de escoamento similar aos aços SAE 1045 laminados a quente.

Segue abaixo uma tabela das propriedades mecânicas (retirada do catálogo do fornecedor):


Dimensões Brutas (mm)

Dimensões Nominais (polegadas)

Dureza (HB)

Tração (Mpa)

Escoamento (Mpa)

Alongamento (%)

27,6 - 570,0

1 - 215/8

230 - 360

700

480

2

Tabela 1 – Propriedades mecânicas do FE 70002.

2.1.2 - Desenvolvimento




Nitretação e ensaios

Após a etapa de estudo, partiu-se para a parte prática, com a realização de alguns testes e análises. Esses testes foram possibilitados devido a uma amostra que nos foi fornecida pela fundição Tupy.

Esta amostra foi seccionada em oito corpos de prova, com dimensões de 26x26x26mm. Em seguida, eles foram usinados na medida de 25x25x25mm, deixando 0,3mm de sobre-metal.

Dessas oito amostras, quatro delas foram temperadas segundo recomendações da Tupy, que é:



  • Austenitizar em temperaturas de 850 a 880ºC, deixando como tempo de encharque 1 hora + 1 hora por polegada de espessura da peça.

  • Resfriar em banho de óleo a 60 – 70ºC.

  • Revenir a 280ºC, apenas para aliviar as tensões internas.

A única alteração realizada foi na temperatura de revenido, que de 280 ºC (apenas alívio de tensões, mantendo a dureza) passou para 530 ºC. Isso porque como essas amostras serão enviadas para nitretação, a temperatura de revenido tem que ser, no mínimo, 10 ºC acima da temperatura do tratamento (cerca de 500 ºC) para que não ocorram mudanças na peça durante o processo.

Após essa etapa, os oito corpos de prova foram retificados nas medidas de 25x25x25mm, sem deixar sobre-metal dessa vez. Foram então encaminhados para a seção de metrologia, e realizadas 9 medidas em cada lado de cada cubo.

Uma vez medidos, seis desses corpos de prova foram enviados para a Nitron do Brasil, sendo três amostras temperadas e três no estado normal. De cada três amostras, duas foram nitretadas com uma camada de 0,1mm e a outra com 0,3mm. Essa quantidade maior de amostras com 0,1mm se deve ao fato dessa espessura ser a mais utilizada na WEG, e necessitar de uma maior confiabilidade nos resultados.

Após voltarem da nitretação, as amostras foram reenviadas para a análise dimensional, a fim de se mensurar acréscimos nas medidas.

Em seguida, todos os corpos de prova foram medidos em relação à microdureza, profundidade de nitretação (NHT), e presença de camada branca.

No anexo A consta um diagrama que exemplifica melhor essas etapas citadas acima.

Soldagem
Um aspecto negativo dos ferros fundidos é a dificuldade de realização de soldas. Diversos são os fatores que contribuem para isso, como: elevado custo do eletrodo específico para esse material; forte dependência da qualidade do ferro fundido, visto que inclusões e impurezas na peça prejudicam a solda; exigência de uma boa limpeza do local a ser soldado; geração de tensões térmicas; necessidade de uma vasta experiência em soldagem nesse tipo de material; etc.

Isso tudo, somado à pequena realização desse tipo de soldagem aqui na WEG, faz com que experiências com esses materiais não possuam um bom histórico.

Uma vez que se pretende utilizar o FUCO FE 70002 para confecção da maioria dos modelos de fundição produzidos na WEG, o processo de soldagem precisa ser bem definido e acertado. Assim, sempre que necessário a realização de um reparo, a soldagem será uma ferramenta confiável, dependendo cada vez menos da realização de insertos.

A primeira etapa realizada neste trabalho foi o levantamento dos materiais e processos utilizados no setor de manutenção da WEG. O processo de soldagem de ferros fundidos daqui é apenas por eletrodos revestidos, e o eletrodo usado é o “CAST 99”. Os fornecedores de eletrodos são a Hsoldas, a Soldafix e a Durum do Brasil.

Ainda procurando levantar informações, entrou-se em contato com a Hsoldas para obter dicas do processo de soldagem, e eles se colocaram disponíveis a nos visitar e demonstrar o “processo correto” de soldagem em ferros fundidos.

Foi entrado em contato também com a Tupy, já que na palestra sobre os FUCOs eles afirmaram ser possível a realização de soldas nos materiais deles. Neste contato, eles nos informaram o eletrodo/fornecedor utilizado, e esclareceram algumas outras dúvidas. Em anexo está um resumo desta conversa com o Sr. Edison, da Tupy.

Ainda com intenção de ajudar, eles agendaram uma visita nossa a empresa deles, promovendo um treinamento aos nossos soldadores.

2.1.3 - Resultados e Discussões




Tempera e Nitretação
Assim que as amostras voltaram da Nitrion do Brasil, foram medidas e ensaiadas quanto a dureza, metalografia, profundidade de nitretação e presença de camada branca.

Abaixo segue uma tabela indicando o processo que cada amostra sofreu, a variação dimensional, profundidade de nitretação, espessura de camada branca e microdureza (HV).




Amostra

1

2

3

4

5

6

7

8

Tratamentos

Temp. e nit. (0,1mm)

Temp. e nit. (0,1mm)

Temp. e nit. (0,2mm)

Temp.

Nit. (0,1mm)

Nit. (0,1mm)

Nit. (0,2mm)

Estado bruto de fusão

Dureza superficial (HV)

829

827

857

486

736

749

741

330

Dureza núcleo (HV)

444

445

453

458

260

243

260

260

Média da Variação dimensional (microns)

8,5

7,9

8,8

-

5

4,4

5,5

-

Profundidade de Nitretação (microns)

100,93

96,33

142

-

Não visível

Não visível

Não visível

-

Espessura da camada branca (microns)

5,03

3,87

4,64

-

3,48

2,33

4,25

-

Tabela 1: Caracterização das amostras.
Analisando os resultados em função das durezas, podemos observar que tanto a tempera quando a nitretação aumentaram a dureza das amostras.

Para começar as análises, tomemos como base a amostra 8, pois não foi feito nenhum tipo de tratamento nela. As microdurezas obtidas no núcleo e na superfície foram 260 e 330 HV, respectivamente. Não deveria ter dado essa diferença, já que o material é tido pelo fornecedor como sendo homogêneo. Essa diferença pode ser justificada pelo fato de que por se tratar de uma microdureza, o indentador pode ter feito a medida em uma região mais mole (ferrita) e em uma região mais dura (perlita). Mas não podemos afirmar que esse é o motivo da diferença, apenas supor.

Partindo para as análises nas amostras tratadas, temos as amostras 1, 2 e 3, que foram temperadas e nitretadas. Elas atingiram durezas superficiais entre 827 e 857 HV e no núcleo entre 444 e 453 HV. Percebe-se que a têmpera aumentou a dureza do material de cerca de 260 HV para 444 HV. E a nitretação aumentou da faixa de 444 HV para 827 HV (isso na camada branca). Pode-se perceber também que, neste caso, o fato da nitretação ter sido feita com 0,1 ou 0,2 milímetros não influencia na dureza da camada branca, apenas na profundidade de endurecimento.

A amostra 4, que foi apenas temperada (e revenida), atingiu dureza de 458 a 486 HV, comprovando o que foi citado acima. Essa dureza, embora inferior a das amostras nitretadas, ainda assim é suficiente para as aplicações desejadas.

É importante citar que após a tempera e antes de ser revenida, a amostra foi ensaiada quando a dureza, obtendo valores de 60 HRc. Esse valor é altíssimo para ferros fundidos, sendo mais do que o necessário. Além disso, as tensões internas geradas pelo tratamento térmico impossibilitam de utilizar o material nessa faixa de dureza.

Essa amostra foi então revenida a 530 ºC, já que a temperatura de revenimento deveria ser maior do que a temperatura gerada na nitretação (cerca de 500 ºC). Por isso houve um decréscimo tão grande nos valores de dureza (foram para 444 HV, que corresponde a 45 HRc). Caso não se deseje fazer uma nitretação na amostra, a peça pode ser revenida a temperaturas menores, apenas para um alívio de tensões. Isso proporcionará uma dureza final maior do que a que foi obtida com essas amostras.

As amostras 5, 6 não foram temperadas, e foram nitretadas apenas com 0,1mm de camada, atingindo dureza na ordem de 740 HV na superfície, e 260 HV no núcleo.

A amostra 7, embora nitretada com 0,2mm de profundidade, atingiu os mesmos valores.

Um detalhe ruim nesses resultados é que não foi possível observar nem medir a profundidade efetiva de endurecimento para as amostras apenas nitretadas. Isso se deve ao fato de haver uma grande diferença de dureza entre as fases perlita e ferrita que compõem a matriz do material. Ocorre o mesmo problema obtido com a amostra 8. Como o indentador da microdureza é muito pequeno, as medidas podem acabar sendo feitas em fases diferentes, e tirar a credibilidade dos resultados.

Mas o fato de não ser possível medir essa espessura não quer dizer que a peça não obteve um aumento de dureza devido à nitretação. Apenas não se pode mensurá-lo.

Para poder ter uma idéia desses resultados, foi medida a dureza na fase perlítica dessas amostras, que deu em torno de 423 HV para as amostras 5 e 6, e 527 HV para a amostra 7. Só que essa dureza não pode ser usada como “a dureza do material”.

Esse problema todo não ocorre para as amostras temperadas e nitretadas, pois a tempera “desmancha” a estrutura da matriz, e transforma tudo em martensita revenida. E como a matriz passa a ter apenas uma fase, é possível mensurar os resultados.


Foi realizada também uma metalografia nas amostras. Abaixo seguem os resultados e as fotos tiradas:


AMOSTRAS

METALOGRAFIA (matriz)

1

Martensita Revenida + Nódulos de grafita

2

Martensita Revenida + Nódulos de grafita

3

Martensita Revenida + Nódulos de grafita

4

Martensita Revenida + Nódulos de grafita

5

Perlita (65%) + Ferrita (35%) + Nódulos de grafita

6

Perlita (30%) + Ferrita (70%) + Nódulos de grafita

7

Perlita (65%) + Ferrita (35%) + Nódulos de grafita

8

Perlita (70%) + Ferrita (30%) + Nódulos de grafita

Tabela 2: metalografia das amostras.






Foto 03: Amostra 1 a 4 em corte

Foto 04: Amostras 5 a 8 em corte





Foto 05: Amostra 01: Camada nitretada – Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 06: Amostra 01: Camada branca e nitretada e micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 07: Amostra 02: Camada nitretada – Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 08: Amostra 02: Camada branca e nitretada e micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 09: Amostra 03: Camada nitretada – Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 10: Amostra 03: Camada branca e nitretada e micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 11: Amostra 04: Isento de camada superficial – Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 12: Amostra 04: Micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 13: Amostra 05: Camada superficial não visível - Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 14: Amostra 05: Camada branca e micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 15: Amostra 06: Camada superficial não visível - Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 16: Amostra 06: Camada branca e micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 17: Amostra 07: Camada superficial não visível - Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 18: Amostra 07: Camada branca e micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x





Foto 19: Amostra 08: Isento de camada superficial - Ataque nital 4% - Aumento 50x

Foto 20: Amostra 08: Micrografia – Ataque nital 4% - Aumento 200x

Analisando as fotos pode-se comprovar o que acabou de ser discutido. Por menor que seja, a camada branca é observada em todas as amostras. Já a profundidade de nitretação pode ser vista apenas nas peças temperadas. E é visível que as amostras temperadas possuem apenas uma fase, enquanto as outras possuem duas fases bem distintas.


Um ponto importante a ser observado é a amostra 6. Ela apresentou um percentual de ferrita bem maior do que as outras, e que foge aos padrões propostos pelo fornecedor (máximo 30% de ferrita).

Como todas as amostras foram retiradas de um único bloco, provavelmente esta estava localizada bem no centro do bloco. Mas mesmo assim isso não justifica a grande diferença obtida. Por mais que o núcleo do bloco possua uma matriz um pouco mais ferrítica, devido à velocidade de resfriamento, essa diferença deveria ser mínima. Até porque esse material nos é vendido como homogêneo.


Outro ponto negativo das análises foi a composição química. Ela foi feita na amostra 8, por esta não ter sofrido nenhum tratamento. Acredita-se que os percentuais sejam similares para as outras amostras, já que elas foram retiradas do mesmo bloco.

Estão listadas aqui a composição padrão e a analisada.




Elemento

Padrão

Amostra 08

Carbono (%)

3,30 - 4,00

3,1

Enxofre (%)

0,020 máx

0,003

Silício (%)

2,20 - 3,10

2,95

Manganês (%)

0,65 máx

0,19

Magnésio (%)

0,03 - 0,06

0,043

Tabela 3: Composições químicas.
Nota-se que o percentual de carbono da amostra está abaixo do especificado. Isso pode ser prejudicial à microestrutura, trazendo variações não desejadas.

Para resolver a questão da composição química e metalografia, foi entrado em contato com o fornecedor para averiguar o porquê disto.

Eles informaram que para barras de grande porte o especificado é de 3,30 a 3,50 % de carbono. E que a diferença observada pode ter sido causada pelo método de análise. Na análise feita pelo Quimitron (aparelho que mensura a composição química) sempre ocorre uma perda de carbono. Além disso, também pode ter ocorrido uma perda de carbono na serra ou na retirada do cavaco. O método confiável para analisar o carbono é na análise feita na moeda coquilhada, retirada durante a produção da barra.
Todos estes testes realizados são bons para poder ter uma idéia da forma que o material irá desempenhar o serviço, e quais são as suas vantagens e limitações.

Mas uma confirmação precisa dessas vantagens só poderá ser obtida com o uso de modelos confeccionados com ele.

Por isso seria interessante confeccionar modelos apenas nitretados, apenas temperados, nitretados e temperados e no estado normal, e colocá-los em uso. Assim poderá ser feito um teste comparativo melhor e transformar as previsões em afirmações.
Soldagem
Foi realizada no dia 04/12/2008 uma visita a Tupy, por 5 funcionários da WEG, incluindo o estagiário.

O intuito da visita foi conhecer melhor o processo de soldagem de ferros fundidos, mais especificamente os FUCOs nodulares. A visita consistiu em uma conversa com os dois engenheiros responsáveis pela produção do FUCO e com um soldador profissional, e logo após teve uma demonstração prática do processo de soldagem.


Alguns detalhes observados nessa visita foram:




  • Geralmente usam-se eletrodos a base de níquel.

  • Assim que executada a solda, deve-se martelá-la, para evitar a geração de trincas.

  • Os eletrodos mais comuns são:

    • Com 99% de níquel. Ele é o que possui melhor interação entre o metal base e a solda. Porém é mais caro, e por ser a base de níquel, possui uma baixa dureza e resistência mecânica. É muito indicado quando se quer soldar ferros fundidos a aços ou metais não ferrosos. Esse eletrodo exige que a peça base tenha sofrido um excelente processo de limpeza, pois qualquer impureza pode danificar a solda.

    • Com cerca de 60% de níquel. Ele possui uma maior resistência mecânica e dureza, além de ser mais barato que o anterior. Não requer uma limpeza tão cuidadosa.

    • 309-16. Eletrodo geralmente usado para aços inoxidáveis. Mesmo não sendo especializado para ferros fundidos, também apresenta bons resultados. Possui uma dureza maior. E a ZAT (zona afetada termicamente) é mais frágil, devido à formação de cementita.

    • 310-16. Eletrodo de aços inoxidáveis também. Possui as mesmas características do eletrodo anterior.

  • As soldas realizadas com eletrodos a base de níquel, quando solicitadas mecanicamente, rompem no meio da solda, já que a zona de transição é resistente.

  • Já as soldas feitas pelos eletrodos de aços inoxidáveis rompem na zona de junção da solda com o material base. Isso porque a solda é mais resistente, a zona de interação é mais frágil.

  • Esse processo de soldagem é feito com correte contínua. Se a polarização for “normal” (eletrodo positivo e peça negativa), ocorre um maior depósito de material.

  • Se essa polarização estiver invertida (eletrodo negativo), ocorre um maior aquecimento da peça, e uma menor deposição de material. Isso pode ser bom para um trabalho mais superficial.

Fora essas informações, foi conversado a respeito de tratamentos térmicos e outros processos de soldagem, mas essas informações já constam no anexo B, e já haviam sido discutidas.


Uma sugestão de testes seria conseguir várias placas pequenas de FUCO, e fazer nelas 2 soldas com cada um dos 4 tipos de eletrodos. Uma placa de cada eletrodo enviar para o laboratório, a fim de medir a dureza da base e da solda, e realizar uma metalografia da ZAT; e a outra placa enviar para a usinagem, para comparar a usinabilidade de cada tipo de solda, e o acabamento superficial.

Outra sugestão é colocar em uso modelos soldados com todos os tipos de eletrodo, para ver qual deles apresenta maior resistência as solicitações impostas pelo uso.


Pelo que pode ser observado nesta visita e em outras conversas e pesquisas sobre o assunto, a soldagem em ferros fundidos, embora difícil, ela é totalmente possível e aplicável. Basta seguir alguns pontos importantes, que já foram citados. Mas de todos eles, o principal é o que diz respeito à qualidade do material base. Ao se tentar soldar um ferro fundido de baixa qualidade, nem seguindo passo a passo as especificações será possível obter um trabalho com boa qualidade.

2.1.4 - Conclusão

O objetivo maior desse trabalho era analisar a viabilidade de substituição dos aços 1045 e P-20 pelo ferro fundido FUCO FE 70002, quando usados para confecção de modelos de fundição de areia. Como passos importantes neste estudo, estava a análise da usinabilidade, soldabilidade, temperabilidade e nitretação desse material.

Com os estudos, pôde-se concluir que a substituição é vantajosa por diversos motivos:


  • Este ferro fundido é muito mais usinável do que os aços citados, propiciando um ganho de várias horas de trabalho em cada modelo.

  • Ele aceita tratamentos de tempera e nitretação. Sendo assim, pode-se manipular sua dureza e resistência ao desgaste para tentar melhorar o seu desempenho em serviço.

  • Quando houver necessidade, pode-se consertar estragos em ferramentais desse material, pela utilização de incertos ou soldagem. Ambos os processos já estão bem definidos.

  • Fazendo um apanhado geral, os custos com o FE 70002 são menores que os com os outros aços, já que além do material ser mais barato, ainda se economiza bastante dinheiro com a usinagem.

Assim sendo, a substituição é vantajosa para a empresa. Deve-se agora fazer o teste prático desse material, confeccionando modelos com ele e colocando-os em uso.

Com o tempo e o uso, teremos a comprovação final das vantagens FUCO FE 70002.



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