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Prof. Doutor Alexandre Kourbatov

GUIA DE OFICINAS GERAIS (Quinta Edição)

MAPUTO - 2005

Alexandre Kourbatov Oficinas Gerais 2005

INTRODUÇÃO ………………………………………………………………….. 3

1. NOÇÕES GERAIS SOBRE A QUALIDADE DOS ARTIGOS E MEDIÇÃO DAS DIMENSÕES LINEARES……………………………… 4

1.2. Qualidade das superfícies………………………………………..……12
1.3. Medição das dimensões lineares………………………………………13
2.1. Corte………………………………………...…………………………15

1.1. Precisão dos artigos……………………………………………………… 4 2. MÉTODOS DE OBTENÇÃO DAS PEÇAS BRUTAS…………………...… 15 2.2. Fundição……………………………………...…………………………. 17 2.3. Estampagem…………………………………..………………………… 2

3. MÉTODOS DE USINAGEM………………………………………..……… 27

3.1. Torneamento…………………………………………….……………… 27 3.2. Fresagem…………………………………………………..……………. 37 3.3. Aplainamento…………………………………………………………… 43 3.4. Furamento……………………………………………………………….. 47 3.5. Serralharia…………...………………………………………………….. 52 3.6. Métodos electro-físicos e electro-químicos…..………………………… 58 3.7. Métodos de acabamento………………………………………………… 60

NORMAS DE AVALIAÇÃO DOS ESTUDANTES…………………………73

4. MÉTODOS DE TRATAMENTO TÉRMICO……………………………… 63 5. MÉTODOS DE MONTAGEM. SOLDADURA……………………………. 65 6. REGRAS DA TÉCNICA DE SEGURANÇA………………………………. 70 HORÁRIO DE TRABALHO NAS OFICINAS ……………….………….…..… 72 BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………… 74

Alexandre Kourbatov Oficinas Gerais

Este guia destina-se fundamentalmente aos estudantes de engenharia do 1º ou 2o semestre do 1º ano que frequentam a disciplina de “Oficinas Gerais”. Ele contém os objectivos da cadeira, os ensinamentos básicos sobre os métodos principias de tratamento de várias peças dos órgãos de máquinas (fundição, estampagem, soldadura, torneamento, furamento, fresagem, aplainamento, serralharia, métodos electro-físicos e electro-químicos e rectificação) e ainda se debruça sobre as máquinas-ferramentas e ferramentas necessárias para realizar os tratamentos prescritos não descorando a técnica de segurança do trabalho.

O objectivo principal da cadeira é o ensino da terminologia, das nações técnicas sobre a qualidade dos artigos, métodos principais do seu tratamento, seu destino e suas possibilidades, sobre as ferramentas, máquinas-ferramentas, seus órgãos, através da sua demonstração e aplicação prática, que permitem criar sua percepção, imaginação viva e realística, apresentando assim os conhecimentos básicos para uma série das outras disciplinas da engenharia e especialmente da engenharia mecânica.

Ela permitirá aos estudantes melhor compreender os processos de fabricação, reparação e manutenção do equipamento diverso, permitirá construir as peças, os mecanismos que podem ser fabricados com equipamento existente.

No futuro os estudantes poderão utilizar estes conhecimentos nos diferentes campos de trabalho dos engenheiros. Para os engenheiros mecânicos estes campos são seguintes:

1. Investigação de fenómenos, processos, propriedades físico-mecânicos e tecnológicos;

2. Projecção de mecanismos e máquinas diversas; 3. Preparação e gestão de produção de mecanismos e máquinas; 4. Ensaio de materiais, peças, mecanismos e máquinas (gestão de qualidade); 5. Gestão de vendas e compras dos mecanismos e máquinas;

6. Gestão de instalação, exploração, manutenção e reparação de mecanismos e máquinas;

7. Controle de técnica de segurança e protecção do meio ambiente; 8. Ensino nas universidades, institutos e escolas industriais.

No fim desta disciplina os estudantes têm que dominar a terminologia técnica, noções básicas, aprender a trabalhar nos postos principais, fabricando as peças simples segundo um desenho dado, devem saber regular e comandar vários órgãos do equipamento: no posto de serralheiro, de fundição, na prensa, no posto de soldadura, do torno, da fresadora, do limador mecânico, da furadora, etc.

O guia está baseado no equipamento e na experiência que tem o Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Eduardo Mondlane.

Na quarta edição do guia foi feita a correcção de algumas noções segundo ISO, imperfeições e reforçada a parte ligada com a precisão dos artigos segundo ao curriculum novo. A quinta edição praticamente é idêntica a quarta.

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1. NOÇÕES GERAIS SOBRE A QUALIDADE DOS ARTIGOS E MEDIÇÃO DAS DIMENSÕES LINEARES

1.1. Precisão dos artigos.

Todos os artigos fabricados têm que corresponder ao certo nível de qualidade. Sob qualidade, em geral, compreende-se um conjunto dos parâmetros que determinam a possibilidade do artigo satisfazer às certas necessidades. Destacam quatro grupos de parâmetros que determinam o grau de qualidade:

1. Parâmetros técnicos (potência, diapasão das velocidades, eficácia, produtividade, sensibilidade, segurança, longevidade, etc.); 2. Parâmetros tecnológicos (precisão, qualidade de superfícies, tecnologibilidade); 3. Parâmetros ergonómicos (comodidade de uso, aspecto geral, confortabilidade, etc.); 4. Parâmetros económicos (preço de custo, preço de venda, investimentos capitais, valor actual líquido, etc.).

Deles os parâmetros tecnológicos são principais, pois influem em todos os outros parâmetros. Dos parâmetros tecnológicos dependem os parâmetros técnicos, ergonómicos e económicos.

Sob precisão compreende-se o grau de correspondência dos parâmetros do artigo aos do padrão. Destacam: 1) precisão das dimensões (lineares e angulares); 2) precisão de forma (cilindricidade, circularidade, planicidade, rectidão, etc.); 3) precisão de disposição das superfícies (paralelismo, perpendicularidade, batimento radial e axial, coincidência dos eixos, etc.); 4) precisão dos parâmetros físico-químicos e físico-mecânicos (parâmetros eléctricos, magnéticos, composição química, resistência a tracção, a flexão, a torção, a corrosão, etc.).

A precisão das dimensões lineares avalia-se, designa-se com grau de tolerância, tolerância própria, desvios admissíveis (limites, superior e inferior) das dimensões reais relativamente às dimensões nominais ou prescritas. As dimensões nominais são aquelas que se indicam no desenho, documentação tecnológica e servem como base para determinar as dimensões limites máxima e mínima. É muito importante notar que as dimensões nominais não são ideais e bastante frequentemente ficam fora ou numa das extremidades das dimensões admissíveis. As dimensões limites na maioria dos casos ficam deslocadas assimetricamente relativamente à dimensão nominal. Pode-se dizer que a dimensão ideal fica no meio entre as dimensões limites máxima e mínima. As dimensões limites máxima e mínima representam os limites admissíveis da dimensão real e calculam-se como soma de dimensão nominal e desvios admissíveis superior e inferior. Os valores das dimensões nominais e dimensões limites determinam o tamanho da superfície e geralmente são de alguns milímetros até centenas e milhares milímetros.

O desvio superior representa a diferença admissível entre a dimensão limite máxima e dimensão nominal. O desvio inferior representa a diferença admissível entre a dimensão limite mínima e dimensão nominal. Os desvios superior e inferior determinam-se pelas tabelas de desvios admissíveis e tolerâncias (Tabela 1 e 2). Os valores dos desvios admissíveis têm

Alexandre Kourbatov Oficinas Gerais valores de alguns milionésimos do milímetro (para as dimensões de alta precisão) até alguns milímetros (para as dimensões de baixa precisão).

Tabela 1. Tolerâncias IT para as dimensões lineares de 1 a 500 m

Tabela 2. Desvios superior ou inferior para os desvios fundamentais mais usados das dimensões externas do sistema de furo base

Desvio inferior em μm Dimensões Desvio superior em μm para o desvio fundamental para o desvio fundamental em m a b c d e f g h js k m n p r s t ate' 3 -270 -140 -60 -20 -14 -6 -2 0 -IT/2 0 2 4 6 10 14 - de 3 a 6 -270 -140 -70 -30 -20 -10 -4 0 -IT/2 1 4 8 12 15 19 - de 6 a 10 -280 -150 -80 -40 -25 -13 -5 0 -IT/2 1 6 10 15 19 23 - de 10 a 18 -290 -150 -95 -50 -32 -16 -6 0 -IT/2 1 7 12 18 23 28 - de 18 a 24 de 24 a 30 -300 -160 -110 -65 -40 -20 -7 0 -IT/2 2 8 15 2 28 35 - 41 de 30 a 40 de 40 a 50 -310 -320 -170 -180 -120 -130 -80 -50 -25 -9 0 -IT/2 2 9 17 26 34 43 485 4 de 50 a 65 de 65 a 80 -340 -360 -190 -200 -140 -150 -100 -60 -30 -10 0 -IT/2 2 1 20 32 41 43 53 59 6 75

100 ÷ 120 -380 -410 -220 -240 -170 -180 -120 -72 -36 -12 0 -IT/2 3 13 23 37 51 54 71 79 91 104

120 – 140 140 ÷ 160 160 ÷ 180

-460 -520

-260 -280

-210 -230

-145 -85 -43 -14 0 -IT/2 3 15 27 43 63 65

180 – 200 200 ÷ 225 225 ÷ 250

-660 -740

-340 -380

-260 -280

-170 -100 -50 -15 0 -IT/2 4 17 31 50 7 80

280 ÷ 315 -920 -1050 -480 -540 -300

-330 -360

-210 -125 -56 -17 0 -IT/2 4 20 34 56 94 98 158 170 218 240

-1350 -600 -680 -360 -400 -210 -125 -62 -18 0 -IT/2 4 21 37 62 108 114 190 208 268 294

-1650 -760 -840 -440 480 -230 -135 -68 -20 0 -IT/2 5 23 40 68 126 132 232 252 330 360

Desvios fundamentais de a até h servem para os ajustamentos com folga e desvios fundamentais de js até zc - para os ajustamentos incertos e com aperto.

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As dimensões reais são aqueles que a superfície tem na realidade. O valor da dimensão real determina-se através de medição do parâmetro correspondente da superfície trabalhada (diâmetro, comprimento, profundidade, altura, largura, etc.). As dimensões reais têm que ser dentro das dimensões limites máxima e mínima. No caso contrário a peça fica defeituosa. Há de rigorosamente controlar e garantir todas as dimensões reais de todas as superfícies dentro das dimensões limites.

Sobre a tolerância compreende-se a diferença entre as dimensões limites máxima e mínima. Não confundem a tolerância com a diferença entre as dimensões reais máxima e mínima, esta diferença representa a incerteza.

lineares: 01, 0, 1, 2, 3,, 16, 17, 18. Valores maiores do grau de tolerância correspondem à

Segundo as normas internacionais ISO destacam 20 graus de tolerância das dimensões qualidade pior e as tolerâncias maiores. Os valores de tolerâncias dependem não só do grau de tolerância mas também dos valores das dimensões nominais. As dimensões maiores do mesmo grau de tolerância têm os valores maiores de tolerâncias. Por exemplo, a dimensão 20 m de 17 grau de tolerância tem a tolerância 2,1 m e a dimensão 200 m - 4,6 m (veja Tab. 1). Para estas mesmas dimensões mas para 5 grau de tolerância as tolerâncias são iguais a 0,009 e 0,02 m respectivamente (veja Tab. 1).

O grau de tolerância de uma dimensão estabelece-se segundo a influência desta dimensão no funcionamento de máquina. As dimensões de uma superfície que não tem contacto com qualquer outra peça ou quando a dimensão observada não tem nenhuma influência no funcionamento da junção chamam-se livres (podem variar até 1 m e mais). Por exemplo, numa superfície cilíndrica externa do veio coloca-se um rolamento. O diâmetro desta superfície não é livre, pois dele depende o caracter de junção. Mas o comprimento desta mesma superfície é livre pois seu valor não tem nenhuma influência no funcionamento da junção. As dimensões livres executam-se geralmente com 12 - 14 grau de tolerância que se chama de precisão normal. As dimensões das superfícies que têm contacto com as de outras peças e dos parâmetros dos quais depende muito o funcionamento de junção (é sensível a variação em alguns centésimos do m) fabricam-se com 5 - 7 grau de tolerância (alta precisão). Quando os parâmetros da junção não influem muito no seu funcionamento (podem variar em alguns décimos do m), suas dimensões podem ser fabricadas com 8 - 1 grau de tolerância (elevada precisão). Os graus de tolerância maiores de 14 utilizam-se principalmente para as superfícies das peças brutas que serão trabalhadas posteriormente ou para as dimensões livres das peças não importantes (mobília, reservatórios, carrinhos manuais, etc.). Os graus de tolerância menores de 5 utilizam-se principalmente para produção dos padrões, medidores e são dificilmente atingíveis.

Os valores dos desvios admissíveis dependem do tipo da dimensão, do valor da dimensão e também do tipo de junção - ajustamento. Pelo tipo das dimensões destacam as dimensões lineares externas (veios), internas (furos), incertas (nem furo nem veio), dimensões diametrais, uni- e bilaterais. Sobre a dimensão externa (veio) compreende-se aquela que no resultado de tratamento, levantamento de camada do material, se diminui. Por exemplo, a dimensão ø50h7 na Figura 1 é externa. O símbolo ø50 designa o diâmetro nominal de 50 m, h é o desvio fundamental e 7 é grau de tolerância. As dimensões internas (furo) no resultado de tratamento aumentam-se. Por exemplo, a dimensão ø40H8 é interna, tem o diâmetro nominal 40 m, o desvio fundamental H e 8o grau de tolerância. As dimensões incertas (nem furo nem veio: comprimentos, profundidades, distâncias entre eixos, etc.) aumentam seu valor quando o tratamento faz-se dum lado e diminuem quando o tratamento faz-se doutro lado. A dimensão 5 é incerta, nem furo nem veio, e 5 é o valor nominal.

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Alem disso destacam as dimensões lineares unilaterais, bilaterais e diametrais. O valor da dimensão unilateral depende da disposição de uma só linha de referência (linha de chamada) que se varia durante o tratamento (por exemplo, comprimento da superfície cilíndrica 5 na Figura 1). O valor da dimensão bilateral depende da disposição de duas linhas de referência (por exemplo, largura da ranhura de 4 m). A dimensão diametral corresponde ao diâmetro de uma superfície de revolução.

Figura 1. Exemplos de dimensionamento.

Destacam três tipos de ajustamento:

1. Os ajustamentos com folga, quando a dimensão interna (diâmetro do furo) é maior de que a externa (diâmetro do veio), utilizam-se para junções móveis; 2. Os ajustamentos com aperto, quando a dimensão interna (diâmetro do furo) é menor de que a externa (diâmetro de veio), utilizam-se para junções imóveis; 3. Os ajustamentos incertos, intermediários, quando entre a superfície interna e externa (entre furo e veio) pode ser pequena folga ou pequeno aperto, utilizam-se para junções imóveis para facilitar montagem e desmontagem.

Então o tipo de ajustamento escolha-se em função do tipo de junção das peças (móvel ou imóvel, desmontável ou não). O tipo de ajustamento depende da disposição das zonas de tolerâncias das dimensões de conjugação (interna e externa). A disposição da zona de tolerância duma dimensão designa-se através duma letra do desvio fundamental que da folga ou aperto maior ou menor. Em total existem 52 desvios fundamentais. Os desvios fundamentais designam-se com uma ou duas letras latinas. Não se usam as letras i, I, l, L, o e O mas estão adicionados za, ZA, zb, ZB, zc e ZC. Para os desvios fundamentais das dimensões internas utilizam-se letras maiúsculas de A até ZC e para os das externas - letras minúsculas de a até zc.

De mesma maneira com letras maiúsculas e minúsculas se designam desvios superior e inferior (es e ei - para dimensões externas e ES e EI - para dimensões internas), dimensões nominais, limites e reais (dnom, dmin, dmax e dreal - para dimensões externas e Dnom, Dmin, Dmax e Dreal - para dimensões internas). As tolerâncias se designam - IT, as folgas - Smax, Smin e os apertos - Nmax, Nmin.

A disposição das zonas de tolerância relativamente a dimensão nominal (linha zero, linha 0 - 0) está apresentada na Figura 2. Um rectângulo corresponde a uma zona de tolerância duma dimensão, a um desvio fundamental. As linhas superiores dos rectângulos correspondem aos desvios superiores e dimensões limites máximas e as linhas inferiores dos rectângulos correspondem aos desvios inferiores e dimensões limites mínimas. Sobre o desvio

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