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Ensaio de Tração

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Na engenharia mecânica, o conhecimento profundo das propriedades dos materiais é essencial para garantir a segurança e a eficiência das estruturas e produtos que moldam o nosso mundo. Um dos ensaios mecânicos fundamentais nesse campo é o ensaio de tração, que desempenha um papel crucial na determinação da resistência dos materiais e na previsão do seu comportamento sob tensão.  
  
O ensaio de tração é projetado para medir a capacidade de um material resistir a cargas aplicadas que causam deformações por tração. Ele oferece insights valiosos sobre as características mecânicas de um material, incluindo sua resistência à tração, alongamento e módulo de elasticidade. O ensaio envolve a aplicação de uma força uniaxial crescente a um corpo de prova em forma de haste ou fio, geralmente até a sua fratura. Conforme a força é aplicada, o corpo de prova começa a se esticar, e sua mudança de comprimento é registrada ao longo do tempo. A análise das curvas de força versus deformação resultantes fornece informações essenciais sobre como o material responde à tensão.  
  
Assim como o ensaio de flexão, o ensaio mecânico de tração desempenha um papel crucial na engenharia. Ele permite a avaliação precisa da resistência e do comportamento dos materiais sob tensão, o que é fundamental em uma ampla variedade de aplicações, desde o projeto de componentes estruturais até o desenvolvimento de novos materiais. A indústria automobilística, aeroespacial, de construção civil e muitas outras confiam no ensaio de tração para selecionar os materiais adequados e garantir a segurança dos produtos.  
  
Compreender os princípios e procedimentos do ensaio de tração é fundamental para os engenheiros, pois isso possibilita a escolha adequada de materiais e o projeto de estruturas mais seguras e eficientes. À medida que a engenharia continua a evoluir, o ensaio de tração permanece como uma ferramenta indispensável no arsenal de técnicas de análise de materiais. Ao compreender como os materiais se comportam sob tensão, os engenheiros estão capacitados a inovar e criar produtos melhores, mais seguros e mais eficazes, impulsionando o progresso em todas as áreas da engenharia mecânica. 

Componentes Mecânicos de Fixação

Componentes Mecânicos, Projetos, Segurança do Trabalho

Os componentes mecânicos de fixação são extremamente necessários e indispensáveis na indústria, pois são os responsáveis atuantes na montagem final das máquinas em geral, sejam elas simples ou complexas, garantindo a união das peças. Mas afinal, o que são, quais são, e para que servem, os componentes mecânicos de fixação? 

Os componentes mecânicos de fixação, como já citado, basicamente garantem a união das peças, sendo esses, podendo ser de dois tipos: componentes de fixação fixa e componentes de fixação móvel. 

Os componentes móveis possibilitam que a união das peças possa ocorrer sem maiores danos e problemas, podendo ser montadas e desmontadas com praticidade. Os exemplos mais comuns de componentes de fixação móveis são parafusos, porcas, arruelas e cupilhas (contrapinos). 

Já os componentes fixos acabam por serem o oposto aos móveis, uma vez que ao serem colocados, não podem ser retirados e nem reaproveitados, podendo, se isso ocorrer, haver danos às peças. Os exemplos mais comuns de componentes de fixação fixos são rebites, pinos, cavilhas e chavetas. 

Agora falaremos então um pouco sobre alguns dos principais componentes mecânicos de fixação: os parafusos, porcas e rebites. 

 

  

⦁ Sobre os parafusos e porcas: 

O parafuso de rosca helicoidal foi sem dúvida uma invenção mecânica extremamente importante. Ele é a base dos parafusos de potência, que transformam o movimento angular em movimento linear para transmitir potência ou desenvolver grandes forças (prensas, macacos, etc…), e os fixadores rosqueados, um elemento importante em junções não permanentes. 

 

– Os padrões de roscas: 

 

O passo é a distância entre formas adjacentes de rosca medida paralelamente ao áxis da rosca. 

O diâmetro maior é o maior diâmetro de uma rosca de parafuso, o diâmetro menor (raiz) é o menor diâmetro de uma rosca de parafuso e o diâmetro de passo é um diâmetro teórico entre os diâmetros maiores e menores. 

O avanço não mostrado, é a distância que a porca se move paralelamente ao áxis do parafuso quando a porca dá uma volta. Para uma rosca única, o avanço é o mesmo que o passo. 

Um produto de rosqueado múltiplo, contém dois ou mais cortes de rosca, um ao lado do outro. Produtos padronizados como parafusos, parafusos de porca e porcas tem uma única rosca. Parafusos de rosqueado duplo tem um avanço igual a duas vezes o passo, um parafuso de rosqueado triplo tem um avanço igual a três vezes o passo, e assim por diante. 

Todas as roscas são feitas de acordo com a regra da mão direita, a menos que o contrário seja indicado. O ângulo de rosca é 60° e as cristas das roscas podem ser planas ou arredondadas. 

   

A geometria de roscas de perfis métricos M e MJ, em que o perfil M (substitui a classe polegada) é o perfil básico da ISSO 68 com roscas simétricas de 60°; enquanto que o perfil MJ tem um filete arredondado na raiz da rosca externa e um diâmetro menor aumentado das roscas interna e externa. Esse perfil é especialmente útil quando é requerida alta resistência à fadiga. 

As roscas métricas são especificadas escrevendo-se o diâmetro e o passo em milímetros, nessa ordem. Assim, M12 X 1,75 é uma rosca que tem um diâmetro maior nominal de 12 mm e um passo de 1,75 mm. 

   

Roscas quadradas e Acme, são usadas em parafusos quando a potência deve ser transmitida. Muitas vezes são feitas modificações em ambas as roscas. Por exemplo, a rosca quadrada às vezes é modificada cortando-se o espaço entre os dentes de modo que tenha um ângulo de rosca incluído de 10° a 15°. As roscas Acme são as vezes modificadas para uma forma truncada ao fazer-se os dentes mais curtos. Isso resulta em um diâmetro menor aumentado e um parafuso um pouco mais forte. 

  

– Mecânica dos parafusos de potência: 

O parafuso de potência é um dispositivo usado em maquinaria para transformar o movimento angular em movimento linear, e usualmente, para transmitir potência. Algumas aplicações incluem os parafusos de avanço de tornos mecânicos e parafusos para morsa, prensas e macacos.   

Uma aplicação de parafusos de potência, ocorre por exemplo, para um macaco movido à eletricidade. 

Um parafuso de potência de rosca quadrada com uma só rosca tendo um diâmetro médio, um passo, um ângulo de avanço, e um ângulo de hélice, é carregado por uma força axial de compressão. 

  

– Fixadores rosqueados: 
Parafusos de Rosca de Máquina

Os parafusos de rosca de máquina em polegada, são geralmente disponíveis em tamanhos de nº 0 até cerca de 3/8. A cabeça hexagonal de um parafuso com rosca de haste totalmente roscada é ligeiramente mais fina que aquela de um parafuso de porca com cabeça hexagonal. 

Parafusos de Porca de Cabeça Hexagonal

 

Os parafusos de porca de cabeça hexagonal, tem como propósito travar duas ou mais partes juntas. A carga de travamento estica ou alonga o parafuso de porca, em que a carga é obtida ao torcer a porca até que o parafuso se alongue até o limite elástico. 

As porcas hexagonais classificam-se também em diversos tamanhos e dimensões. O material da porca deve ser selecionado cuidadosamente para ser compatível com aquele parafuso. Durante o aperto, a primeira rosca da porca tende a carregar todas a carga; mas o escoamento ocorre com algum enrijecimento decorrente do trabalho a frio que tem lugar, e a carga é eventualmente dividida entre cerca de três roscas de porca. Por essa razão, jamais deve-se reutilizar porcas; de fato, pode ser perigoso fazê-lo. 

⦁ Sobre os rebites: 

Um rebite é geometricamente composto por uma haste cilíndrica de metal, com cabeça presa em uma das extremidades. 

A aplicação do rebite ocorre através da deformação (achatamento) da extremidade em que a cabeça está posicionada, preenchendo então o buraco pré-perfurado, ocorrendo também, a expansão em até 1,5 vezes de seu diâmetro original, ao ser preso. 

Há vários tipos de rebites, dentre eles alguns bem conhecidos, como: o rebite sólido, o rebite de repuxo, e o rebite semi-tubular. 

– Rebite sólido:  

Um dos mais utilizados e antigo tipo de rebite da indústria. Com um formato geométrico ligeiramente simples, é composto basicamente por uma haste cilíndrica de metal com uma cabeça presa em uma das extremidades. O rebite sólido também é muito famoso, uma vez que sempre ilustrado em desenhos animados e filmes, já que era utilizado na carcaça dos aviões comerciais e de guerra, em locomotivas e trens, e em submarinos também. 

– Rebite de repuxo: 

Um dos mais utilizados rebite da indústria. Com um formato geométrico um pouco diferente, é composto por uma haste cilíndrica (tubular) que se junta à uma espécie de mandril (ferramenta usada para arrematar e calibrar furos). O rebite de repuxo é muito utilizado na indústria automotiva, além de ser utilizado para a união de chapas, e até fabricação de eletrodomésticos. O seu processo de aplicação é considerado muito econômico. A aplicação ocorre quando, ao ser colocado no local desejado, o mandril é puxado e retirado, fazendo com que a cabeça do rebite se expanda, e consequentemente trave. 

– Rebite semi-tubular: 

O rebite semi-tular tem o formato geometricamente semelhante ao rebite sólido, porém com um orifício oco na extremidade oposta à extremidade da cabeça do rebite. O orifício oco tem que objetivo reduzir a quantidade de força exigida para a aplicação de tal rebite. O rebite semi-tubular é bastante utilizado na fabricação de peças e projetos que necessitam mobilidade. 

   

  

  

  

  

(créditos: Elementos de Máquinas de Shigley, 8Ed.; CRV Industrial) 

 

 

Soldagem: Processo, Técnicas e Aplicações

Processos de Fabricação, Soldagem,

A soldagem é um dos principais processos de união de metais, é amplamente utilizada em diversas indústrias para criar componentes metálicos essenciais para nossa sociedade. Esse processo envolve o aquecimento e a fusão das partes a serem unidas, seguido pela solidificação do metal fundido, formando uma junta sólida e permanente. Neste texto, exploraremos as técnicas de soldagem mais comuns e algumas de suas aplicações. 

  

Principais Tipos de Soldagem:

 

  • Soldagem a Arco Elétrico: É o método mais comum e versátil, onde a união é obtida através do calor gerado por um arco elétrico entre um eletrodo e a peça de trabalho. Dentro desse tipo de soldagem, destacam-se dois processos populares: 
  • Soldagem por Eletrodo Revestido (SMAW): Nesse processo, um eletrodo revestido é utilizado como material de adição. O revestimento é composto por substâncias que protegem o metal fundido contra a contaminação atmosférica e formam uma escória que ajuda a proteger a solda.
  • Soldagem a Gás de Metal Inerte (MIG) e Soldagem a Gás de Metal Ativo (MAG): Ambos os processos utilizam um gás inerte ou ativo para proteger o arco elétrico e o metal fundido contra a contaminação. A principal diferença entre eles é o tipo de gás utilizado: o MIG usa gás inerte, como argônio, enquanto o MAG usa gases ativos, como dióxido de carbono. 
  • Soldagem a Arco Submerso (SAW): Nesse método, um arco elétrico é estabelecido entre a peça de trabalho e um eletrodo contínuo, enquanto um fluxo granular cobre a área da solda, protegendo-a da atmosfera e fornecendo material de adição. É frequentemente usado em operações de soldagem de alta produção. 
  • Soldagem a Laser e Soldagem a Feixe de Elétrons: Ambos os métodos utilizam um feixe de alta energia para fundir as peças a serem unidas. A soldagem a laser é mais comum em aplicações industriais, enquanto a soldagem a feixe de elétrons é usada para materiais de alta densidade. 

  

  

Aplicações da Soldagem: 
  • Construção e Infraestrutura: A soldagem é amplamente usada na construção civil para unir vigas, pilares, perfis metálicos e outras estruturas. Além disso, é essencial na fabricação de pontes, viadutos e torres de transmissão. 
  • Indústria Automotiva: A indústria automotiva emprega a soldagem em diversos processos, desde a montagem de carrocerias até a fabricação de peças e componentes automotivos. 
  • Indústria Naval e Offshore: A soldagem é fundamental na construção de navios, plataformas de petróleo e outras estruturas marítimas, que requerem alta resistência e durabilidade. 
  • Setor Aeroespacial: Na indústria aeroespacial, a soldagem é usada para fabricar estruturas de aeronaves, componentes de foguetes e tanques de combustível. 
  • Equipamentos Industriais: Máquinas e equipamentos industriais, como caldeiras, reatores químicos e turbinas, são frequentemente fabricados utilizando a soldagem em suas construções. 
  • Indústria Eletrônica: A soldagem é utilizada para montagem de componentes eletrônicos em placas de circuito impresso, permitindo a conexão elétrica entre os elementos. 

  

 

Processo de Soldagem: 
  1. Preparação: Antes da soldagem, as peças a serem unidas devem ser preparadas adequadamente, com limpeza e remoção de impurezas, para garantir uma boa qualidade na junta. 
  2. Fixação: As peças são alinhadas e fixadas em sua posição correta para evitar movimentos indesejados durante a soldagem. 
  3. Aplicação de calor: O calor é aplicado às peças através do arco elétrico ou outro método de soldagem, levando-as à fusão parcial ou total, dependendo do tipo de junta desejada. 
  4. Adição de Material: Em processos como o MIG ou o MAG, um material de adição é adicionado durante a fusão para fortalecer a junta e preencher possíveis lacunas. 
  5. Resfriamento: Após a fusão, as peças são deixadas para esfriar lentamente para evitar tensões residuais. 
  6. Acabamento: As superfícies soldadas podem ser acabadas por meio de usinagem ou outros processos, se necessário. 

PROPULSÃO DE FOGUETES ESPACIAIS

Indústria Aeroespacial, Projetos, ,

De grande importância na área tecnológica ao longo do último século, majoritariamente na corrida espacial da Guerra Fria, os foguetes representam equipamentos que, de forma simples, funcionam à base da propulsão gerada pela queima de seus combustíveis, exercendo uma força no sentido oposto de seu movimento. Dessa forma, de acordo com a 3° Lei de Newton, ele é lançado pela reação de seu jato de gases quentes produzidos em sua câmara de combustão.

Em conjunto de uma grande capacidade de armazenamento de combustíveis, somada a um formato propício no aspecto aerodinâmico e seleção de materiais leves, com ótimas características mecânicas, este veículo consegue atingir altíssimas velocidades, cobrindo grandes distâncias em um curto período de tempo. Tudo isso, a partir do alcance de uma marca tão grandiosa no decorrer da história humana: a chegada ao espaço.

Entretanto, surgem dúvidas fundamentais com base na trajetória de um veículo desse porte: Como o foguete consegue se locomover e produzir combustão em um ambiente de quase vácuo absoluto, como no espaço? Por quê ocorre o desmembramento de algumas partes do foguete durante seu voo?

Para responder a primeira pergunta, é necessário compreender que um foguete não se comporta como outros veículos aéreos, como aviões, que necessitam do ar atmosférico para propulsão de suas turbinas. Mesmo no vácuo, fora da Terra, essas gigantes máquinas, que não contam com entradas de ar, conseguem se locomover em um percurso definido, já que a Lei da Ação e Reação também acontece fora da atmosfera. No caso da combustão, conta-se com um reservatório de oxigênio para que haja essa transformação de energia química em mecânica em grande quantidade, a altas velocidades, movendo o veículo.

 

 

A partir da necessidade de geração de energia constante para propulsão, os foguetes armazenam propelentes e oxidantes de diferentes formas para a reação de combustão. Na maioria dos casos, são utilizados combustíveis fósseis para queima. Entretanto, em alguns modelos, como em ônibus espaciais, detém-se de oxigênio e hidrogênio para a reação química. Todas essas substâncias são classificadas na forma líquida, com o uso de petróleo, criogênicos e hipergólicos; sólida, detendo de uma base simples de nitrocelulose ou dupla de nitrocelulose com nitroglicerina; e, finalmente, híbrida, explorando as duas primeiras.

Os sólidos, divididos em homogêneos e compostos, apresentam alta densidade, fácil armazenamento e têm baixo custo relativo. Já os líquidos, têm alta complexidade e requerem um bombeamento de grandes quantidades na reação nas câmaras de combustão. O intuito dos híbridos é de mesclar os aspectos favoráveis das duas formas anteriores, com a parte sólida sendo o propelente e a líquida o oxidante, de maneira geral.

De forma a estimar a grande quantidade de energia requerida, tratamos da velocidade de escape da Terra, por exemplo. Esta, consiste em uma velocidade mínima sem que ocorra aceleração e propulsão, que um corpo deve ter para conseguir sair de um corpo celeste. No caso de nosso planeta, ela se trata de 11,2km/s, ou, 40320 km/h, equivalente a 30 vezes a velocidade do som no ar. Esse valor mostra como a ida ao espaço revela-se um gigantesco desafio no desenvolvimento de motores e propulsores que possam gerar energia suficiente para atingirmos tal patamar.

 

 

Desmembramento

Na questão do desmembramento de partes do foguete durante seu percurso, faz-se necessário entender que ele é dividido em estágios. Há partes motorizadas de diferentes atribuições a serem separadas, depois do cumprimento de suas finalidades, juntamente com carenagens, por exemplo. Tudo isso para otimizar o desempenho da aeronave, eliminar pesos desnecessários e controlar a aceleração em determinada fase. Podem ser classificados em paralelos e seriais. Atualmente, empresas como a SpaceX programam esses compartimentos para aterrissarem em suas plataformas, desta forma, podendo reutilizar um material caro e resistente que anteriormente era queimado na atmosfera terrestre após sua primeira utilização.

O primeiro estágio trata-se da decolagem, a partida do foguete. Nessa parte, os motores precisam ser mais potentes, a fim de suportar o peso com carga máxima, sob efeitos da gravidade e da resistência do ar em seus níveis mais altos. Posteriormente, ele é liberado, e quem atua é o segundo estágio, que enfrenta uma atmosfera mais branda e uma massa menor, implicando em um motor apenas necessário para enfrentar o processo.

 

 

Com base em todas essas informações, vemos que foguetes se tratam de veículos muito complexos e fascinantes, demandando anos de estudos e especializações em um processo para a concretização de um sonho antes nunca atingido na história. Qual será a próxima etapa na exploração do espaço? Como conseguiremos melhorar nossa tecnologia e atingirmos distâncias e desafios ainda maiores?

NANOTECNOLOGIA NA INDÚSTRIA

Nanotecnologia, ,

A nanotecnologia é a ciência, tecnologia e engenharia conduzida em escala nanométrica, ou seja, em escala menor que 100 bilionésimos de metro. Nesse sentido, ela lida com estudos de fenômenos e manipulação de elementos de matéria em níveis atômicos.  

Apesar de parecer recente, a nanotecnologia já era utilizada a muito tempo, mesmo que de forma involuntária, através do uso de moléculas e outros nanomaterias. Entretanto, apenas com o desenvolvimento de instrumentos mais capacitados, como o microscópio de tunelamento com varredura, foi possível analisar e manipular deliberadamente as nanoestruturas.  

A nanotecnologia é amplamente utilizável em diversas áreas, prometendo avanços como a diminuição do consumo de energia de eletrônicos e máquinas, além do fornecimento de tratamentos exclusivos para doenças e a criação de matérias mais leves e resistentes. 

Nanomateriais 

Nanomateriais são materiais que possuem ao menos uma dimensão na ordem de um nanômetro. Além disso, algumas propriedades dos materiais podem ser diferentes em sua escala nanométrica. Isso ocorre principalmente por dois motivos: 

Devido às suas pequenas dimensões, os nanomateriais têm uma área de superfície muito grande quando comparado com o mesmo material produzido em uma forma maior. Como resultado, as propriedades dos materiais dependentes da área são melhoradas, como a reatividade química, também afetando a sua resistência e propriedades elétricas. 

Outra razão pela qual as propriedades dos materiais diferem nessa escala é pelos efeitos de tamanho quânticos. Em grandezas tão pequenas como essa, os efeitos quânticos começam a dominar o procedimento da matéria, causando grande diferença em seu comportamento. Pode ser citado como exemplo: 

– O cobre, que em escala macroscópica é opaco, se torna transparente ao ser reduzido a nanômetros. 

– O alumino passa de um material estável para um combustível em escala nanométrica. 

– O silício, inicialmente um isolante, se transforma em condutor se diminuído para um nanomaterial. 

Nanotecnologia ascendente e descendente 

As duas principais maneiras de manipular matéria em escala nanométrica são: descendente (top-down) e ascendente (bottom-up).  

A nanotecnologia descendente ocorre quando as estruturas e mecanismo são miniaturizados para a escala nanométrica. Portanto, é tirado pedaços do material até atingir o formato e tamanho desejado.  

Enquanto isso, a nanotecnologia ascendente constrói mecanismos através do processo de automontagem das estruturas nanométricas. Essa montagem normalmente ocorre de forma natural, já que é utilizado a tendência natural das moléculas de se auto alinhar para projetar estruturas com propriedades especificas.   

Utilizações da nanotecnologia 

A nanotecnologia tem utilizações em diversos setores da sociedade: 

Alguns nanomaterias tem capacidade de atacar células cancerígenas de forma seletiva, sem prejudicar outras células saudáveis. Sendo assim, ideias para o tratamento de doenças. 

Já que os nanomaterias são mais resistentes e duros, tem utilidade em uma ampla variedade de projetos de engenheira, desde construção civil até projetos mecânicos. Por exemplo, nano-tubos de carbono ajudam a fabricar dispositivos eletrônicos menores, mais rápidos e eficientes. 

Também, na indústria têxtil, tecidos formados por nanomaterias são mais leves, resistentes e podem ser impenetráveis, dependendo do tamanho e propriedades das partículas do tecido. 

Portanto, é notável a importância da nanotecnologia na indústria atual e todo seu potencial de desenvolvimento em novas utilizações. Entretanto, existe um temor de possíveis problemas ambientais, biológicos e econômicos. 

Além disso, pouco se sabe sobre suas interações com seres vivos, já que, por terem tamanho pequeno, tem facilidade em penetrar na pele e causar reações químicas adversas. 

Logo, o avanço dos estudos nesta área é essencial para a determinação definitiva dos prós e contras da inserção global desta tecnologia na sociedade. Porém, presume-se que seja breve a espera por estes resultados, por causa de suas inúmeras aplicações. 

Utilização do Cicloergômetro na UTI

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Com o avanço da tecnologia, pode-se observar diversos progressos nas áreas que mais impactam a vida do ser humano, como: no trânsito, ao implementar melhorias nos veículos e sinalizações; no café da manhã, ao abrir cafeteiras mais rápidas e diferenciadas; ou até mesmo no trabalho, onde diversas áreas são afetadas, como de automação, comunicação e impressão. Tendo estas o objetivo de trazer facilidade e benefícios para as pessoas.

Na saúde hospitalar, não é diferente! Desde as máquinas para análise de exames, até as que são utilizadas diretamente no paciente, dispuseram ao longo do tempo de aprimoramento para gerarem melhorias para a saúde do paciente e do manuseamento do médico em questão.

Na área de Unidade de Terapia Intensiva (UTI) encontra-se pacientes acamados, que dependem de formas para se movimentar e evitar futuros problemas de locomoção e cardíacos, que são encontrados por pacientes internados após longo período, quando não é feito a mobilização precoce. Atribuindo os avanços tecnológicos para esta área, por exemplo, foi encontrada a solução de Cicloergômetro. Esta auxilia na melhora da saúde dos internados, tendo o funcionamento semelhante ao de uma bicicleta.

COMO FOI PENSADO PARA UTILIZAÇÃO NA UTI?

Com o internamento no hospital, principalmente os de longo prazo, o paciente se encontra em um estado de imobilidade, causando descondicionamento físico e fraqueza muscular. Tendo noção disso, realizar uma mobilização antes da alta do mesmo, traria melhora nos pontos citados anteriormente, entrando então o uso das bicicletas ergométricas.

BENEFÍCIOS OBSERVADOS ATRAVÉS DE PESQUISAS

Na pesquisa realizada pelo Ruy Camargo Pires-Neto, foi verificado aumento nas frequências cardíaca, respiratória e Borf (escala que avalia a percepção de esforço). Também foi observado que os pacientes gostaram de realizar o exercício,  havendo até melhora na saúde mental dos mesmos. Demonstrando – se de inegável auxílio para o fortalecimento da força muscular e cardiovascular, para pacientes na Unidade de terapia intensiva.

Novamente, pode-se perceber o quanto as áreas de estudos se correlacionam e, em questão, a engenharia com a saúde hospitalar é extremamente presente. Na bicicleta ergométrica, o estudo realizado para melhorias no mecanismo é extremamente necessário e sofre com mudanças recentes, como podemos ver no desenvolvimento que foi realizado na Universidade Federal da Paraíba, para menor custo de produção, com o mesmo nível de qualidade do mecanismo.

Contudo, a engenharia se faz presente na melhora da saúde, tanto no dimensionamento, quanto no estudo de resistência, na escolha do material para o produto e otimização. Fatores que a OTMZA realiza com qualidade! Para saber mais como isso pode se encaixar com a sua demanda, acesse nossos escopos.

Quais são os processos de fabricação?

Desenvolvimento de Produto, Processos de Fabricação

A fabricação tem o intuito de dar forma a um determinado material, principalmente a metais, de acordo com um conceito pré-estabelecido. Os processos de fabricação podem ser divididos em 5 grupos fundamentais: 

  1. Conformação mecânica; 
  2. Fundição; 
  3. Soldagem; 
  4. Metalurgia do pó; 
  5. Usinagem. 

Conformação mecânica

Genericamente, este processo se baseia na aplicação de uma força externa em uma peça sólida. Sendo assim, obriga a matéria prima a adquirir um formato desejado a partir da deformação plástica dos materiais. Tais processos modificam a geometria da peça através de um maquinário específico. 

A conformação mecânica pode ser dividida de acordo com a temperatura do material trabalhado, sendo elas “frio”, “morno” e “quente”. Dependendo, então, da temperatura que a peça se encontra, serão fornecidas características específicas para cada uma dessas variações. 

Podemos citar ainda como exemplos desse processo o forjamento, dobramento, extrusão, estampagem, laminação, entre outros. 

Fundição

Este é o processo consiste em depositar metais no estado líquido em moldes com a forma da peça desejada. Após isso, esse liquido é resfriado e solidificado, permitindo que permaneça na geometria requisitada. 

A fundição é mais frequentemente utilizada para fabricar peças complexas ou caras de serem realizadas por outros métodos. Este processo acaba por ser o mais econômico e simples para ser feito em larga escala. 

Soldagem

A soldagem é um método desenvolvido para unir materiais, mais especificamente metais e suas ligas. É realizado através de uma fusão quase imediata dos materiais, quando expostos a uma fonte de calor e, após isso, é seguido de uma solidificação. 

Existem vários tipos diferentes de soldagem. Alguns processos causam faíscas geradas pelo calor da solda e outros não requerem aquecimento tão extremos e, ainda, podem ser realizadas em temperaturas mais baixas. Além disso, a soldagem pode ser feita em qualquer lugar, tanto ambiente interno quanto ambiente externo. 

Esse processo é o mais econômico e eficiente para unir metais de forma permanente. Além de ser a única técnica capaz de ligar duas ou mais peças de metal em uma única.  

Metalurgia do pó

A metalurgia do pó é um processo de fabricação a partir da conformação metálica de materiais em pó metálico seguida de um aquecimento, conhecido como sinterização. Dessa forma, ela consiste em fazer a compactação de uma mistura de pós-metálicos seguida de um aquecimento, criando a continuidade de matéria entre partículas e melhorando sua resistência. 

A grande vantagem desse processo é a extrema economia de matéria-prima, pois não tem geração de cavacos (pequenos pedaços de materiais). Tornando-se ainda mais significativa quando são fabricadas peças com tolerância dimensionais rigorosas ou grandes lotes de produção.

Usinagem

Baseia-se na ideia de que qualquer tipo de objeto pode ser criado a partir de um bloco sólido de matéria prima. Durante esse processo o material é cortado para alterar sua geometria para se aproximar na aparência do objeto já pré-estabelecido. Essa técnica envolve os mais variados produtos. Podem ser feitos parafusos metálicos, componentes automotivos e até mesmo chaves comuns.  

Ainda, a usinagem pode ser dividida em quatro categorias: 

Perfuração: Um dos tipos mais básicos de usinagem. É utilizado um metal específico para realizar a perfuração na superfície de outros metais, podendo gerar furos para parafusos entre outras finalidades. 

Moldar através do torno: Também utilizada para dar formas a um determinado metal, é feito o posicionamento de um material sobre uma peça de equipamento conhecido como torno. O torno gira o metal de modo que ele possa ser moldado ou cortado. 

Fresagem: As fresadoras dispõem de dispositivos de metal para cortar outro material metálico fora da superfície ou na face de um determinado objeto. 

Moagem: De caráter técnico mais simples, envolve o uso de uma roda de pedra de moagem para moldar uma peça de metal.

Ficou interessado(a)? Gostaria de saber mais a respeito de processos de fabricação e desenvolvimento de produto? Entre em contato com a OTMZA! Estamos sempre à disposição e interessados na sua ideia.

Simulação Térmica de Componentes

Análise Térmica

A Análise Térmica

Problemas de condução de calor em meios sólidos são objetos de vastos estudos dentro da Engenharia Mecânica na simulação térmica. A partir das considerações físicas e hipóteses adotadas, podemos obter formas mais simplificadas da equação do calor, que podem ser calculadas analiticamente. Entretanto, para problemas da vida real, que geralmente envolvem condução de calor tridimensional e com geometrias complexas, é necessário utilizar ferramentas computacionais para podermos resolver as equações e, consequentemente, podermos calcular a temperatura.

Desse modo, é nesse contexto que entra o MEF (método dos elementos finitos), método numérico para solução de equações diferenciais e que já foi abordado em outra postagem para a solução de problemas estruturais. Para problemas térmicos, o MEF é um método muito eficiente e robusto, que permite a modelagem de problemas com geometria e condições de contorno complexas cuja solução fornece as temperaturas e as taxas de calor envolvidas.

Na Indústria

Na indústria, por muitas vezes, se faz necessário o conhecimento da temperatura na superfície de estruturas ou peças (principalmente metálicas) que possam vir a ter contato com pessoas. Essas temperaturas devem obedecer a requisitos de segurança e, nem sempre, na fase de projeto, é possível saber o seu valor. Por isso, é de grande importância a utilização de ferramentas de MEF para modelar e estimar a temperatura em estruturas como tubos, trocadores de calor, caldeiras, dentre outros. A OTMZA conta com ferramentas para análise de problemas térmicos utilizando o MEF e pode ajudar a sua empresa com um projeto nessa área.

Projeto de Simulação Térmica Realizado Pela OTMZA

A OTMZA realizou um projeto de análise térmica para a equipe de Formula SAE RS Racing UFRGS. Nesse projeto, então, realizou-se a modelagem do disco de freio utilizado pela equipe no seu veículo de competição. Assim, a partir do modelo, foi possível estimar temperatura e taxa de transferência de calor presentes no disco de freio.

Quer saber mais sobre os projetos da OTMZA? Entre em contato conosco aqui e aproveite também para conhecer nossos serviços!

Desenhos para Fabricação

Desenhos Para Fabricação

Desenho Técnico

Imagine a seguinte situação: um grupo de engenheiros é responsável por desenvolver um avião comercial que se destaque no mercado pela sua eficiência, capacidade de carga, velocidade e confiabilidade. Como garantir que todos os milhares de componentes se encaixem perfeitamente? Que sejam fabricados dentro das especificações? Que sejam compreendidos por pessoas até mesmo de outros países? A resposta é: com desenhos para fabricação de ótima qualidade. Porém, essa é uma tarefa mais difícil do que parece.

Antigamente, os desenhos técnicos eram feitos todos à mão, apenas com o auxílio de alguns poucos instrumentos e muitas, muitas horas de trabalho. Setores com dezenas de pessoas dedicavam-se exclusivamente a essa tarefa. Alterações posteriores de projeto causavam centenas de horas de retrabalho. Garantir a correta montagem de componentes era um verdadeiro pesadelo.

Computador: A revolução da ferramenta de trabalho.

Com o advento da informática, buscou-se desenvolver processos mais eficientes para substituir o desenho técnico feito a mão. Assim foi criado o desenho assistido por computador, ou CAD (computer assisted drawing). Inicialmente, possibilitou a realização de desenhos de perspectivas bidimensionais dos componentes de maneira virtual. Alterações em projetos passaram a requisitar menos horas de retrabalho, a avaliação de montagens de sistemas passou a ser mais rápida e precisa. Tudo isso ocupando espaços físicos reduzidos, com armazenamento digital de projetos e menor mão-de-obra empregada. A maneira de se projetar ficou mais dinâmica e veloz, resultando em menores ciclos de projeto e possibilitando um desenvolvimento tecnológico acelerado.

3D: Uma nova maneira de ver as coisas

Conforme o poder de processamento dos computadores cresce, foi possível utilizar ambientes tridimensionais para o desenvolvimento de componentes. Dessa forma, o projetista não desenha mais como se estivesse fazendo uma representação sobre uma folha de papel, mas manipulando um objeto igual ao produto final dentro de um ambiente controlado. Todos os benefícios que a informática trouxe foram potencializados. Esse avanço foi extremamente significativo pois permitiu que os desenhos deixassem de ser apenas representações, passando a desempenhar novas funções. Integrações com softwares de engenharia assistida por computador (CAE), fabricação assistida por computador (CAM ) e ferramentas de renderização nos permitem prever o funcionamento, fabricação e visual do produto sem precisar nem mesmo construir um protótipo. É possível, até mesmo,  realizar um crash test sem ter que bater um carro de verdade.

Mesmo assim, os desenhos em 2D impresso em papel ainda é de extrema importância para a indústria. Como a maioria dos processos de produção ainda são realizados de maneira manual, é imprescindível possuir representações de boa qualidade para auxiliar os operadores durante a fabricação. Porém, agora os desenhos são feitos de maneira semi-automática, com os softwares gerando representações bidimensionais através dos modelos 3D, o que agiliza o processo, reduz custos e a possibilidade de erro humano.

Projeto realizado pela OTMZA: Adequação de desenhos 3D para desenhos de fabricação 2D

A OTMZA foi solicitada por uma empresa que apresentava divergências entre as alterações recentes em componentes de seus produtos com os desenhos para a fabricação dos produtos, ou seja, os desenho para fabricação não condiziam com os desenhos 3D. Para isso, um membro com alta experiência na área foi alocado para realizar essas modificações e sugerir orientações sobre a parte organizacional dos desenhos e esclarecimento sobre possíveis dúvidas que possam surgir durante a fabricação, assim, evitando retrabalho para a empresa. Quer saber mais sobre os projetos da OTMZA? Entre em contato conosco aqui e aproveite também para conhecer

Método de Elementos Finitos

Método de Elementos Finitos

Análise Estrutural

Já se perguntou por que as casas antigas tem paredes tão grossas?

Primeiramente, para falar do método de elementos finitos, é preciso fazer uma introdução. Antes dos computadores e softwares de engenharia, a análise estrutural era impraticável, portanto as edificações eram superdimensionadas para resistir a cargas muito superiores a necessária. Desse modo, elevando o custo de matéria-prima, mão de obra e tempo.

O que é análise estrutural?

O objetivo da análise estrutural é determinar, a partir das forças em ação sobre uma estrutura, como ela se comportará, qual será a sua deformação e como agem as forças internas em reação às forças externas.
   Tendo esses dados, pode-se realizar o dimensionamento preciso da estrutura e reduzir significativamente os custos de fabricação do produto, especialmente se for um projeto de grande porte ou produzido em larga escala. Existem diversos métodos de análise estrutural, tanto teóricos como empíricos. O principal método teórico, que é também o mais utilizado pela OTMZA, é o Método de Elementos Finitos.

Como funciona o método de elementos finitos?

A ideia principal do método é a divisão de uma geometria em outras menores, buscando diagnosticar problemas de análise estrutural através de tensões, deformações e deslocamentos, assim, encontrando regiões críticas da estrutura. Uma estrutura submetida a esforços externos é subdividida em várias partes menores, cada subdivisão é chamada de elemento. Os elementos podem ter geometrias triangulares, quadráticas, hexagonais e entre outras. A geometria do elemento será escolhida conforme for mais apropriado para cada caso em elementos finitos. A comunicação entre os elementos é feita através dos nós. A união de todos os nós e elementos forma um conjunto maior,  chamado de malha.

A junção das soluções de todos os problemas menores através da comunicação entre os elementos e nós por recurso computacional fornece uma precisão muito próxima da realidade. Assim, utilizando um software adequado, é possível realizar modificações que reduzem custos com alto grau de segurança.

Projeto realizado pela OTMZA

A Equipe RS Racing da UFRGS buscava a melhoria estrutural de uma de suas peças. Para isso, foram realizadas simulações em software de elementos finitos. Após a análise de tensões e flambagem, encontrou-se as regiões mais críticas devido aos grandes esforços internos. Com os dados obtidos e conhecendo o material da peça, encontrou-se o coeficiente de segurança da peça.

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