Parte 4 Operação de Serramento
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Parte 4 Operação de serramento 4.1 – Introdução
O corte de metais e outros materiais é uma das operações mais largamente aplicadas, sendo na maioria das vezes a primeira operação do processo de fabricação, responsável por dividir a matéria prima, que é adquirida em chapas, barras ou tarugos. Existem diversas formas de se realizar uma operação de corte, que dependem das características do material. Processos que utilizam oxiacetilênio, laser, plasma, jato d’água (puro ou com abrasivos) são tratados como processos não convencionais de usinagem pois não usam cunha cortante, e não serão abordados. Com exceção do oxiacetilênio são processos de alto custo e de aplicação em circunstâncias específicas. 4.2 – Corte com lâminas sem dentes
Para chapas finas (até 1 mm) emprega-se a tesoura manual. Há tesouras específicas para efetuar cortes retos e outras para cortes curvos. Para chapas entre 1 e 1,5 mm utiliza-se a tesoura de bancada. Para chapas acima de 1,5 mm recomenda-se o uso de guilhotinas. A figura 4.1 apresenta estes equipamentos de corte de chapas.
Figura 4.1 – Tesoura reta, tesoura curva,
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tesoura de bancada e guilhotina.
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4.3 – Corte com lâminas dentadas (serras)
Em trabalhos de manutenção a operação de serrar pode ser feita à mão, com um serrote (madeira) ou com um arco de serra ( figura 4.2). O uso de cinzel (ou talhadeira) também pode ocorrer.
Figura 4.2 – Arco de serra.
Situações de maior produtividade, como é mais comum na industria, necessitam do auxílio de máquinas. As máquinas podem utilizar três tipos de lâminas dentadas, como mostra a figura 4.3 . São elas a serra circular, a serra de fita e a lâmina de serrar.
Figura 4.3
– Lâminas dentadas para uso em máquinas.
4.4 – Classificação das máquinas de serrar
As máquinas de cortar podem ser classificadas de acordo com a tabela 4.1. Serras alternativas Serras circulares
Retilínea contínua
Horizontal ou Vertical Guia retilínea Metálicas Braço oscilante Disco abrasivo Horizontal Serra de fita Vertical Horizontal Fita de fricção Vertical
Tabela 4.1 – Classificação das máquinas de corte. revisão 6
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4.4.1 – Serras alternativas A figura 4.4 apresenta o aspecto geral de uma serra alternativa. A peça é fixada através de uma morsa de grande faixa de ajuste. A lâmina é presa ao arco sob tensão. Normalmente há um batente ajustável para posicionar a matéria prima sempre no mesmo comprimento.
Figura 4.4 – Serra alternativa.
Um dispositivo regulável possibilita ajustar o momento do desligamento da máquina, permitindo que cortes incompletos sejam executados. Após o encerramento do corte a lâmina volta para a posição inicial. Durante o corte, além do movimento alternativo, observa-se que durante o avanço a lâmina é pressionada contra a peça e durante o retorno a lâmina é levemente afastada. Desta forma reduz-se o atrito desnecessário, aumentando a vida útil da lâmina. 4.4.2 – Serra circular A serra circular consiste em um eixo animado de movimento de rotação sobre o qual gira um disco dentado. A serra pode ser fixa, e neste caso o movimento de avanço é realizado com a peça. Em outra situação a serra é que fornece o movimento de avanço, e nesta situação a peça é que é fixa. A figura 4.5 ilustra a aparência geral de uma serra circular além de apresentar em seu lado esquerdo duas formas de se movimentar a serra: guia retilínea e braço oscilante.
Figura 4.5 – Serra circular e formas de revisão 6
movimentação da serra. 142
4.4.3 – Serras de fita A serra de fita, também chamada de fita dentada, normalmente é adquirida em rolos e cortada no tamanho desejado. São amplamente utilizadas pois além de cortar em linha reta, como nos outros tipos de serra, podem serrar contornos. Possui dispositivos para cortar, soldar, revenir e retificar a fita que pode-se romper com relativa facilidade. A figura 4.6 exibe uma máquina vertical à esquerda (com detalhe ao centro) e uma horizontal à direita. Observe que na máquina vertical o avanço é da peça contra a serra, e por meio de esforço do operador. Já, na máquina horizontal, a peça é fixada em uma morsa e um sistema hidráulico realiza o avanço da serra contra o material. Pode-se executar operações de polimento através da substituição da fita dentada por uma fita abrasiva, mostrando que este equipamento é bastante versátil.
Figura 4.6 – Máquinas para serra de fita. Vertical à direita e horizontal à esquerda.
Deve-se dar preferência para as fitas mais largas pois são mais resistentes e permitem que a operação seja efetuada de forma mais rápida. Mas a largura da serra de fita depende do menor raio a serrar. A tabela 4.2 apresenta a indicação de um fabricante. Raio mínimo
Largura da serra de fita
3.2 mm (1/8”) 7.9 mm (5/16”) 15.9 mm (5/8”) 36.5 mm (1 7/16”) 63.5 mm (2 1/2")
3.2 mm (1/8”) 4.8 mm (3/16”) 6.35 mm (1/4") 9.5 mm (3/8”) 12.7 mm (1/2")
Tabela 4.2 – Relação entre a espessura da serra e o raio mínimo.
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4.5 – Serras
Como toda ferramenta, a serra deve possuir um tratamento para aumento de sua resistência e durabilidade. Tem-se serras totalmente temperadas, que são indicadas para peças forjadas, ferro fundido, latão e peças de grandes dimensões. Também são disponíveis serras com apenas os dentes temperados, que são indicadas para perfis leves (U, T, L), tubos e peças vazadas. 4.5.1 – Forma dos dentes A forma dos dentes depende do tipo de serra. Em serras de lâmina e de fita tem-se os dentes travados enquanto que nas serras circulares tem-se dentes chanfrados (postiços ou não). O travamento dos dentes faz com que a largura de corte seja maior do que a espessura do corpo da lâmina, reduzindo o atrito e melhorando o rendimento da operação. Como mostra a figura 4.7 pode-se ter três tipos de travamento:
Figura 4.7 – Tipos de
travamento.
Travamento alternado: possui um dente à direita seguido por um dente à esquerda. Indicado para materiais como latão, bronze, borracha, plástico, alumínio, zinco e cobre. Travamento ancinho: possui um dente alinhado seguido por um dente à direita que por sua vez é seguido por um dente à esquerda. Utilizado para cortar aços especiais. Travamento ondulado: possui 1 dente alinhado, 3 dentes à esquerda, 1 dente alinhado e 3 dentes à direita. Em cada seqüência de 3 dentes o dente central possui maior inclinação. Indicado para cortar aços ferramenta e ferro fundido.
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Nas serras em disco os dentes são chanfrados, e sua finalidade é a mesma que a do travamento, ou seja, reduzir o atrito. Pode-se encontrar serras com chanfros alternados onde um dente possui chanfro do lado esquerdo e o dente seguinte no lado direito. Outro tipo é o duplamente chanfrado, que possui este nome por ter um dente com chanfro nos dois lados após cada par de dentes com apenas um chanfro. A figura 4.8 ilustra os dois tipos de chanframentos citados.
Figura 4.8
– Tipos de chanframentos para discos de serra.
Também nas serras de disco pode-se encontrar os dentes postiços , que são feitos de materiais mais resistentes e podem ser facilmente substituídos quando se desgastam ou quebram. São indicados para operações que exigem alto desempenho. Observando a figura 4.9 pode-se observar que os dentes postiços também são chanfrados, mas de forma diferente do chanframento já apresentado. Neste caso um dente possui chanfros nos dois lados enquanto o dente seguinte possui chanfro no topo.
Figura 4.9 revisão 6
– Dentes postiços para disco de serra. 145
4.5.2 – Ferramentas especiais Serra copo: é um acessório de furadeiras que permite obter furos de grande diâmetro em tempo reduzido. É guiada por uma broca, como ilustra a figura 4.10 Disco abrasivo: são discos sem dentes e recobertos por material abrasivo que cortam o material por fusão. São acessórios de máquinas de serra a disco.
Figura 4.10 – Serra copo.
As serras copo de um determinado fabricante possuem diâmetros que variam de 15 a 152 mm (9/16” a 6”) e que podem serrar até uma profundidade de 29 mm (1 1/8”). Pode-se ainda adaptar uma mola ejetora dentro da serra para remover a parte cortada da serra, caso fique presa. A tabela 4.3 apresenta alguns problemas e suas possíveis soluções envolvendo a serra copo. Problema
Causa
A serra produz vibração durante o corte
Folga no eixo da furadeira.
Substituir os rolamentos e/ou buchas do eixo da furadeira.
Rotação excessiva.
Veja tabela de rotação.
Falta de refrigeração.
Use refrigeração adequada.
Pressão excessiva ou muito prolongada, entupindo a garganta dos dentes pelo cavaco.
Aplique pressão moderada, recuando a serra seguidamente para limpar o corte.
A serra não acompanha o centro da broca piloto. Aquecimento excessivo da serra Quebra de dentes
Tabela 4.3 – Problemas com serra copo e
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Solução
suas soluções.
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4.6 – Fixação para corte
A peça deve ser fixada com firmeza para evitar torção da serra e, consequentemente, sua quebra. A figura 4.11 apresenta várias maneiras de fixação, sendo algumas delas iguais a fixações realizadas no fresamento. Algumas máquinas já possuem dispositivos de fixação próprios.
Figura 4.11 – Exemplos de fixação para corte.
4.7 – Uso correto de serras
Existem diversas regras que devem ser obedecidas para obter o máximo aproveitamento das serras. A regra mais importante diz que deve-se ter pelo menos 3 dentes em contato com a peça em sua parte mais fina, como mostra a figura 4.12. Desta forma, para se serrar chapas, tubos e perfis deve-se utilizar uma serra com dentes pequenos.
Figura 4.12 – Regra dos três dentes. revisão 6
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Outra regra está relacionada com a dureza do material. Quanto mais duro o material menor será o tamanho do dente, e consequentemente ter-se-á mais dentes por unidade de comprimento. Caso seja utilizada uma serra de dentes grandes o corte será mais demorado. Seguindo o mesmo raciocínio, para materiais macios deve-se utilizar serras de dentes grandes. Se o vão dos dentes forem muito pequenos não irão oferecer espaço suficiente para arrastar o cavaco até a saída, dificultando o movimento da serra e diminuindo o corte. Figura 4.13 .
Figura 4.13
– Regra da dureza do material.
Também deve-se observar o comprimento da seção da peça. Grandes seções necessitam de serras de dentes grandes (para arrastar mais cavaco até a área de saída). Se a serra possuir dentes pequenos, como mostra a figura 4.14, o corte será dificultado pelo travamento da serra pelos cavacos.
Figura 4.14
– Regra do comprimento da seção e tamanho do dente.
Para serras de fita e lâminas é comum encontrar as seguintes dentições (dentes por polegada): 1 1/4, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 14, 18, 24 e 32. Mas há também fitas especiais com passo variável dos dentes, como por exemplo: 2-3, 3-4, 4-6, 5-8, 6-10, 10-14, A tabela 4.4 apresenta algumas dificuldades que se pode encontrar na operação de corte relacionadas com suas possíveis causas. revisão 6
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Dificuldade
Causas prováveis Material mal fixado;
Quebra da lâmina
Aperto insuficiente da lâmina; Início do movimento em contato com a peça.
Quebra da lâmina nos furos de fixação
Aperto demasiado da lâmina; Pinos gastos ou pinos pequenos. Aperto insuficiente da lâmina; Lâmina gasta;
Corte não reto
Pontos duros no material; Avanço excessivo; Desgaste e/ou desalinhamento da máquina. Velocidade excessiva; Pressão de corte excessiva;
Desgaste prematuro da serra
Número de dentes incorretos; Falta de refrigerante; Dentes na direção errada.
Tabela 4.4 – Relação efeito causa de falhas em serras.
A tabela 4.5 apresenta uma valores indicando a lubrificação mais adequada para alguns materiais, mas é sempre mais correto verificar no próprio catálogo do fabricante a opção recomendada. Material
Lubrificante
Aço, latão e cobre
Água com óleo solúvel.
Alumínio
Querosene
Ferro fundido e bronze
À seco
Tabela 4.5 – Refrigerante mais adequados.
4.7 – Parâmetros de usinagem
Os parâmetros de usinagem para a operação de serramento são o número de dentes (por polegada) da lâmina e a velocidade de atuação que pode ser em metros por minuto para fitas ou em golpes por minuto para máquinas alternativas. A tabela 4.6 e a tabela 4.7 apresentam alguns valores para serras alternativas. revisão 6
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Material
Golpes por minuto
Aços/níquel
70 a 85
Aços comuns, inoxidáveis, rápidos e tipo RCC
75 a 90
Tubos e perfilados
75 a 90
Ferro fundido
90 a 115
Bronze/Cobre
95 a 135
Alumínio/Latão
100 a 140
Tabela 4.6 –
Espessura do material
Golpes por minuto em máquinas alternativas.
até 20 mm
20 a 40 mm
40 a 90 mm
mais de 90 mm
14
10
6
4
Dentes por polegada
Tabela 4.7 – Seleção da serra com
base na espessura do material para máquinas alternativas.
Para serras de fita pode-se observar a tabela 4.8 que sugere o número de dentes por polegada para cada material. A tabela 4.9 indica as velocidades de corte. Material
Aços comuns Aços cromo-níquel Aços fundidos Ferros fundidos Aço rápido Aço inoxidável Aço tipo RCC Tubos e perfilados (parede grossa) Tubos (parede fina) Metais não ferrosos Alumínio Antimônio Latão Magnésio Cobre e Zinco Tubos de cobre, alumínio ou latão com parede fina
até
de 6 a
de 13 a
acima de
6 mm
13 mm
25 mm
25 mm
24-18
14
10-8
6-4
24-18
14
10
8-6
24-18
14
10
8
24-18
14
10
8-6
14
14
14
14
10
8
6
4
14
8
6
4
18-14
18-14
18-14
18-14
Tabela 4.8 – Seleção de serras de fita.
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Material
até 13 mm 13 a 38 mm mais de 38 mm
Aços comuns
60
50
40
Aços cromo-níquel; aços fundidos e ferros fundidos Aços rápido, inoxidável e tipo RCC
40
35
30
30
25
20
Tubos e perfilados (parede grossa)
60
55
50
Tubos (parede fina)
75
75
75
Metais não ferrosos; alumínio; Antimônio; latão e magnésio Cobre e Zinco
500
400
300
300
250
200
Tubos de cobre, alumínio ou latão com parede fina
600
500
400
Tabela 4.9 – Seleção da velocidade de corte para serras de fita.
A tabela 4.10 apresenta a quantidade de dentes para serras circulares, em função do tipo e da forma da matéria prima.
Quantidade de dentes no Material para maior rendimento
Material Maciço
Parede grossa
Parede fina
3-4
4-5
10-14
4-5
5-6
12-14
Ferro fundido
3-4
-
-
Latão
2-4
3-5
10-12
Cobre
2-4
3-5
10-12
Metais leves
1-2
1-2
5-8
Aço comum e aço fundido 2
(com resistência até 85 kg/mm ). Aço comum e aço fundido 2
(com resistência acima de 85 kg/mm ).
Tabela 4.10 – Seleção de serra
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circular.
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