Apostila de Nivelamento MT PDF
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Centro de Instrução Almirante Alexandrino
2024
João Vinícius de Oliveira Lima
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Summary
Esta apostila de reciclagem em Metalurgia (MT) apresenta conceitos sobre metalurgia e siderurgia. Foi elaborada no Centro de Instrução Almirante Alexandrino em 2024. O documento discute diferentes tipos de manutenção e propriedades dos metais, além de abordar processos siderúrgicos como a produção de gusa, ferro fundido e aço.
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OSTENSIVO CIAA – 111/116 APOSTILA DE RECICLAGEM METALURGIA (MT) OSTENSIVO -1 OSTENSIVO CIAA-111 METALURIGA MARINHA DO BRAS...
OSTENSIVO CIAA – 111/116 APOSTILA DE RECICLAGEM METALURGIA (MT) OSTENSIVO -1 OSTENSIVO CIAA-111 METALURIGA MARINHA DO BRASIL CENTRO DE INSTRUÇÃO ALMIRANTE ALEXANDRINO 2024 FINALIDADE: DIDÁTICA OSTENSIVO OSTENSIVO CIAA –18/1XX ATO DE APROVAÇÃO APROVO, para uso no Curso de Reciclagem em Metalurgia (MT), a apostila de Metalurgia, elaborada pelo 2ºSG-MT JOÃO VINÍCIUS DE OLIVEIRA LIMA em 20/07/2024, no Centro de Instrução Almirante Alexandrino. Os direitos de edição são reservados para o Centro de Instrução Almirante Alexandrino, sendo proibida a reprodução total ou parcial, sob qualquer forma ou meio. Rio de Janeiro, / /. LUIZ CARLOS CANTALICE Capitão de Corveta (RM1-T) Coordenador da Escola de Artífices II OSTENSIVO CIAA –111 ÍNDICE Folha de rosto............................................................................................................. I Ato de Aprovação....................................................................................................... II Índice.......................................................................................................................... III Anexo ….................................................................................................................... IV Introdução.................................................................................................................. V Sumário 1.1 – CONCEITO...................................................................................................................................................5 1.2 - OBJETIVOS...................................................................................................................................................5 1.2.1 – SERVIÇOS DE ROTINA E SERVIÇOS PERIÓDICOS.....................................................................5 1.3 - FASES DA MANUTENÇÃO........................................................................................................................5 1.4 – TIPOS DE MANUTENÇÃO.........................................................................................................................6 1.4.1 – Manutenção planejada...........................................................................................................................6 1.4.1.1 – Manutenção...................................................................................................................................6 1.5 – MANUTENÇÃO PREVENTIVA PERIÓDICA...........................................................................................7 1.5.1 – Norma básica.........................................................................................................................................7 1.5.2 – Sistema de Manutenção.........................................................................................................................8 1.5.3 – Manutenção...........................................................................................................................................8 1.5.4 – Sistema de Manutenção Planejada (SMP).............................................................................................8 1.5.5 – Manutenção Planejada...........................................................................................................................8 1.5.6 – Avaria....................................................................................................................................................8 1.5.7 – Falha funcional......................................................................................................................................9 1.5.8 – Degradação............................................................................................................................................9 1.5.9 – Defeito...................................................................................................................................................9 1.5.10 – Finalidade do SMP..............................................................................................................................9 1.5.11 – Propósitos do SMP..............................................................................................................................9 1.5.12 – Manutenção do material não integrado ao SMP.................................................................................9 1.5.13 – PROPÓSITO DA MANUTENÇÃO.................................................................................................10 1.5.14 – Vantagens..........................................................................................................................................10 1.5.15 – Requisitos do SMP............................................................................................................................10 1.5.16 – Funcionamento do SMP....................................................................................................................10 1.5.17 – Atribuições do pessoal.......................................................................................................................11 1.5.18 – Atribuições do Encarregado de Divisão...........................................................................................11 1.5.19 – Encarregado do SMP.........................................................................................................................12 1.5.20 – Atribuições do Mantenedor...............................................................................................................14 1.6 MANUTENÇÃO PLANEJADA PREVENTIVA PREDITIVA....................................................................14 2.0 - CONCEITO DE METALURGIA......................................................................................................................16 2.1 - Propriedades dos Metais...............................................................................................................................16 2.1.1 - Propriedades mecânicas.......................................................................................................................16 2.2 - Ligas Metálicas.............................................................................................................................................16 2.2.1 - Objetivos visados nas ligas..................................................................................................................16 2.3– METALURGIA DOS METAIS NÃO FERROSOS....................................................................................17 2.3.1 - O alumínio (Al)....................................................................................................................................17 2.3.2- O cobre (Cu)..........................................................................................................................................17 2.3.3 O latão....................................................................................................................................................17 2.4 – CONCEITO DE SIDERURGIA..................................................................................................................17 2.4.1- Generalidades do minério de ferro........................................................................................................17 2.4.2 - O ferro..................................................................................................................................................17 2.5- Aparelhos Metalúrgicos NA SIDERURGIA.................................................................................................18 2.5.1- Alto-forno..............................................................................................................................................18 2.5.2- Forno cubilô..........................................................................................................................................18 2.5.3 – Conversores e fornos especiais para a produção do aço.....................................................................19 2.6- OBTENÇÃO DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS....................................................................................20 III OSTENSIVO CIAA –111 2.6.1- Generalidades da siderurgia..................................................................................................................20 2.6.2 - Gusa.....................................................................................................................................................20 2.6.3- Ferro fundido.........................................................................................................................................20 2.6.4 - Aço.......................................................................................................................................................20 2.7 - DISTINÇÃO ENTRE O FERRO FUNDIDO E O AÇO QUANTO ÀS PROPRIEDADES MECÂNICAS20 2.7.1.1 - Aspecto da superfície..................................................................................................................21 2.7.1.2 - Aspecto da fratura.......................................................................................................................21 2.7.1.3- Ação da lima.................................................................................................................................21 2.7.1.4 - Centelhas de esmeril....................................................................................................................21 2.7.1.5 - Atração pelo imã.........................................................................................................................21 2.7.1.6 - Ação do martelo..........................................................................................................................21 2.7.1.7- Sonoridade....................................................................................................................................21 2.8 – CONTROLE E ENSAIO DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS................................................................22 2.8.1 - Ensaios mecânicos...............................................................................................................................22 2.8.2 - Análise química....................................................................................................................................22 2.8.3 - Exame metalográfico...........................................................................................................................22 2.9- DEFEITOS QUE OCORREM DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO DO AÇO...............................................22 2.10 - ALOTROPIA DO AÇO E DO FERRO FUNDIDO..................................................................................22 2.11 - DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO CARBONO..............................................................................23 2.12 - INFLUÊNCIAS DO TEOR DE CARBONO NOS AÇOS E SEU RESFRIAMENTO.............................24 2.13 – CONSTITUINTES DO AÇO QUANTO AO ESFRIAMENTO...............................................................24 2.13.1 - Ferrita.................................................................................................................................................24 2.13.2 - Cementita...........................................................................................................................................24 2.13.3 - Perlita.................................................................................................................................................24 2.13.4 - Austenita............................................................................................................................................24 2.14 – IMPUREZAS DOS AÇOS CARBONO....................................................................................................24 2.15 - CLASSIFICAÇÃO DO AÇO E DO FERRO FUNDIDO DE ACORDO COM AS NORMAS ABNT E DIN...............................................................................................................................................................................24 2.15.1- Classificação do aço segundo a norma SAE/ABNT...........................................................................24 2.16 – GRANULAÇÃO GROSSEIRA................................................................................................................26 Fig. 3.1..................................................................................................................................................................26 2.16.1 – TRATAMENTO TÉRMICO DO AÇO CARBONO........................................................................26 2.16.2 – TRATAMENTOS TÉRMICOS COM TEMPERATURAS CONTROLADAS..............................27 2.18 - FORJAMENTO..........................................................................................................................................27 2.19 – LAMINAÇÃO...........................................................................................................................................28 2.19.1 - Conformação por laminação..............................................................................................................28 2.20 – EXTRUSÃO..............................................................................................................................................28 2.21 – TREFILAÇÃO...........................................................................................................................................28 2.22 – ESTAMPAGEM........................................................................................................................................28 2.23 - Dobramento e curvamento..........................................................................................................................29 2.24– DEFINIÇÃO DE CORROSÃO..................................................................................................................29 2.25.1 – TIPOS DE CORROSÃO...................................................................................................................29 2.25.1.1 - Classificação dos Processos de Corrosão..................................................................................29 SOLDAGEM A GÁS................................................................................................................................29 3.0 - PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS........................................................................................................29 3.1 – EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS.......................................30 3.1.1 - Postos de soldagem..............................................................................................................................30 3.1.2.1 maçaricos de uso múltiplo.............................................................................................................31 3.1.2.2 Partes componentes do maçarico...................................................................................................31 3.1.3 - Reguladores de pressão........................................................................................................................32 3.1.4 - Chama oxiacetilênica...........................................................................................................................32 3.1.4.1 Chama neutra ( normal ou básica )................................................................................................33 3.1.4.2 Chama carburante ( redutora ).......................................................................................................33 3.1.4.3 Chama oxidante.............................................................................................................................33 3.2 – CONSUMÍVEIS UTILIZADOS NO PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS...........................................34 3.2.1 - Gases utilizados no processo oxigás....................................................................................................34 3.2.3 - Gases no processo de soldagem e corte oxigás....................................................................................34 3.2.3.1 Mistura de oxigênio e acetileno....................................................................................................35 3.3 - Material de adição.........................................................................................................................................36 3.3.1 - Fluxos...................................................................................................................................................36 IV OSTENSIVO CIAA –111 3.4 – NORMAS DE SEGURANÇA UTILIZADAS NOS PROCESSOS DE SOLDAGEM A GÁS.................36 3.4.1 - Dispositivos de segurança para operações oxicombustível.................................................................36 Fig. 1.15 - Válvula unidirecional BV 12...................................................................................................37 Fig. 1.17 - Válvula contra retrocesso de chama FR 50..............................................................................38 3.4.2 - Retrocesso da chama............................................................................................................................38 3.4.3 - Retrocesso momentâneo......................................................................................................................38 3.4.4 - Retrocesso sustentado..........................................................................................................................38 3.4.5 - Retrocesso total....................................................................................................................................39 3.5 - Técnicas de soldagem...................................................................................................................................41 3.6 – PROCESSO OXICORTE EM MATERIAIS FERROSOS.........................................................................42 3.6.1– CORTE DE MATERIAIS FERROSOS PELO PROCESSO OXICORTE.........................................42 3.6.1.1 - Regulagem da chama para o corte...............................................................................................42 3.6.1.2 - Operação de corte........................................................................................................................42 3.6.2 - Fatores que influenciam no corte.........................................................................................................43 3.6.3 - Aspectos dos cortes..............................................................................................................................43 3.6.4 - Classificação dos cortes.......................................................................................................................44 4.0 -Qualificação de Procedimentos.......................................................................................................................1 4.1 -Qualificação do pessoal...................................................................................................................................1 4.2 FINALIDADE DOS ENSAIOS MECÂNICOS...............................................................................................1 4.2.1 GRUPOS BÁSICOS DE ENSAIOS........................................................................................................1 4.2.1.1 Ensaios destrutivos..........................................................................................................................2 4.2.1.2 Ensaios não destrutivos....................................................................................................................2 4.3 ENSAIOS POR LÍQUIDO PENETRANTE.....................................................................................................2 4.3.1 Finalidade do ensaio.................................................................................................................................2 4.4 – ENSAIOS POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS.........................................................................................2 4.4.1 – Ensaio por partículas magnéticas..........................................................................................................2 4.5– TIPOS DE DESCONTINUIDADES..............................................................................................................3 4.5.1 - Descontinuidades dimensionais.............................................................................................................3 5.0 – Arco elétrico...................................................................................................................................................6 5.1 – Tipos de corrente para a soldagem.................................................................................................................7 5.1.1 Corrente contínua.....................................................................................................................................7 5.2.3– Sopro magnético ou sopro do arco.........................................................................................................9 5.3– ESTUDO PARA SOLDAGEM AO ARCO ELÉTRICO...............................................................................9 5.3.1 Ciclo de trabalho das máquinas de solda..................................................................................................9 5.4– NOMENCLATURA DOS ELETRODOS......................................................................................................9 5.4.1 – Normas para a escolha de eletrodos......................................................................................................9 5.4.2 – Eletrodos..............................................................................................................................................10 5.4.2.1 Solda por arco metálico (Eletrodo Revestido)...............................................................................10 5.4.2.2 Função de revestimento.................................................................................................................10 5.5 – Classificação (AWS)....................................................................................................................................10 Tabela de significados do último algarismo na classificação AWS.........................................11 Profunda.....................................................................................................................................................11 Tabela de Classificação AWS..................................................................................................11 5.6 – REGULAGEM DOS EQUIPAMENTOS DE SOLDA ELÉTRICA PARA A OPERAÇÃO DE SOLDAGEM...............................................................................................................................................................................11 5.6.1– Fontes de soldagem inversoras.............................................................................................................12 5.7 – GENERALIDADES....................................................................................................................................12 5.7.1 – NORMAS DE SEGURANÇA PARA OPERAÇÃO DE SOLDAGEM A ARCO ELÉTRICO........12 5.7.2 – Perigos causados por partículas...........................................................................................................12 5.8 – POSIÇÕES DE SOLDAGEM.....................................................................................................................13 5.8.1 – Características das principais posições de soldagem..........................................................................13 5.8.1.1 Posição plana.................................................................................................................................13 5.8.1.2 Posição vertical..............................................................................................................................13 5.8.1.3 Posição horizontal..........................................................................................................................13 5.8.1.4 Posição sobrecabeça......................................................................................................................13 5.8.2 - Tipos de juntas.....................................................................................................................................13 5.8.2.1 Topo...............................................................................................................................................13 5.8.2.2 “T”.................................................................................................................................................13 5.8.2.3 Sobreposta......................................................................................................................................13 5.8.2.4 Quina ou em L...............................................................................................................................13 V OSTENSIVO CIAA –111 5.9– Nomenclatura das posições de soldagem......................................................................................................14 5.10 - Tipos de solda.............................................................................................................................................14 5.10.1 Cordão..................................................................................................................................................14 5.10.2 Solda de ângulo e filete........................................................................................................................14 5.10.3 Bujão....................................................................................................................................................14 5.10.4 Pontos de solda.....................................................................................................................................14 5.10.5 Solda multipasso...................................................................................................................................14 5.10.6 Solda em um passe...............................................................................................................................14 5.11 – Técnica de soldagem..................................................................................................................................14 5.11.1 Solda na posição plana.........................................................................................................................15 5.11.1.1 Em chanfros.................................................................................................................................15 5.11.1.2 Em filetes.....................................................................................................................................15 5.11.2 Solda na posição vertical......................................................................................................................15 5.11.3 Solda na posição sobrecabeça..............................................................................................................16 5.11.4 Solda na posição horizontal..................................................................................................................16 5.12 – DEFEITOS DE SOLDAGEM...................................................................................................................16 5.12.1 – Descontinuidades...............................................................................................................................16 5.12.2 – Tratamento térmico...........................................................................................................................16 5.13 – MANUTENÇÃO E CONSERVAÇÃO DAS MÁQUINAS E ACESSÓRIOS UTILIZADOS NOS PROCESSOS A ARCO ELÉTRICO....................................................................................................................16 5.13.1 – Manutenção dos geradores................................................................................................................16 5.13.2 – Manuseio, armazenamento, secagem e conservação de eletrodos....................................................17 6.0 - CONJUNTO DE SOLDAGEM MIG/MAG................................................................................................18 6.1 – ACESSÓRIOS DO CONJUNTO MIG/MAG.............................................................................................18 6.1.1 - Soldagem manual.................................................................................................................................18 6.1.1.2 - Tocha...........................................................................................................................................19 6.1.1.3 - Alimentador de arame.................................................................................................................19 6.1.1.4 - Fonte de energia..........................................................................................................................19 6.2 – PROCESSO DE FUNCIONAMENTO DO CONJUNTO MIG/MAG.......................................................20 6.2.1 - Descrição do processo MIG (Metal Inert Gas)....................................................................................20 6.2.2 - Descrição do processo MAG (Metal Active Gas)................................................................................20 6.2.3 - Vantagens dos processos MIG/MAG..................................................................................................20 6.3 – CONSUMÍVEIS DOS PROCESSOS MIG/MAG.......................................................................................20 6.3.1 - Arame eletrodo.....................................................................................................................................20 6.3.2 - Gases de proteção.................................................................................................................................22 MIG.................................................................................................................................................................22 MAG................................................................................................................................................................22 6.3.3 - A proteção correta................................................................................................................................22 6.4 - Posições de soldagem...................................................................................................................................24 6.5 – ACESSÓRIOS DO CONJUNTO TIG.........................................................................................................26 6.5.2 - Suprimento de gás de proteção............................................................................................................27 6.5.3 - Tochas..................................................................................................................................................27 6.5.4 - O arco TIG...........................................................................................................................................27 6.6.4.1 - Técnica de soldagem manual......................................................................................................28 6.7 – Abertura do arco...........................................................................................................................................28 b) Abertura Lift Arc........................................................................................................................................28 6.8 – CONSUMÍVEIS DO PROCESSO TIG.......................................................................................................29 6.8.1 - Metal de adição....................................................................................................................................29 6.8.2 - Gases de proteção.................................................................................................................................29 6.8.2.1 - Argônio........................................................................................................................................29 6.8.2.2 - Hélio............................................................................................................................................29 6.8.2.3 - Nitrogênio....................................................................................................................................29 6.8.2.4 - Mistura argônio e hélio................................................................................................................30 6.9- Misturas com hidrogênio...............................................................................................................................30 6.10 - Eletrodo de tungstênio................................................................................................................................30 6.11 – PRECAUÇÕES DE SEGURANÇA..........................................................................................................31 7.0 – INTRODUÇÃO...........................................................................................................................................31 7.1 – FOLHA DE DESENHO..............................................................................................................................32 7.2 – COTAGEM E DIMENSIONAMENTO......................................................................................................33 Fig. 1.28...................................................................................................................................33 VI OSTENSIVO CIAA –111 7.3 - Colocação de medidas..................................................................................................................................33 7.4– ESCALAS.....................................................................................................................................................34 7.4.1 - Escala gráfica.......................................................................................................................................34 7.4.2 - Escala numérica...................................................................................................................................35 7.5 – Diedros.........................................................................................................................................................35 7.6 – SINAIS CONVENCIONAIS.......................................................................................................................37 7.6.1 - Sinal indicativo de diâmetro................................................................................................................37 7.6.2 - Sinal indicativo de quadrado................................................................................................................38 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:.................................................................................................................39 BIBLIOGRAFIA TRANSFORMAÇÃO METALÚRGICA.....................................................................................39 BIBLIOGRAFIA Eletrodo Revestido........................................................................................................................40 BIBLIOGRAFIA OXIGÁS........................................................................................................................................40 BIBLIOGRAFIA MIG/MAG/TIG.............................................................................................................................40 BIBLIOGRAFIA END...............................................................................................................................................40 BIBLIOGRAFIA CALDEIRARIA............................................................................................................................41 MANUTENÇÃO BÁSICA 1.0 – INTRODUÇÃO A MANUTENÇÃO 1.1 – CONCEITO É o conjunto de cuidados técnicos e administrativos indispensáveis ao funcionamento regular e permanente de máquinas, equipamentos, ferramentas e instalações. Esses cuidados envol- vem a conservação, a adequação, a restauração, a substituição e a prevenção. 1.2 - OBJETIVOS De modo geral, a manutenção tem como objetivos: Manter equipamentos e máquinas em condições de pleno funcionamento para garantir a produção normal e a qualidade dos produtos; Prevenir prováveis falhas ou quebras dos elementos das máquinas. Alcançar esses objetivos requer manutenção diária em serviço de rotina e de reparos periódi- cos programados. A manutenção ideal de uma máquina é a que permite alta disponibilidade para a produção du- rante todo o tempo em que ela estiver em serviço e a um custo adequado. 1.2.1 – SERVIÇOS DE ROTINA E SERVIÇOS PERIÓDICOS Os serviços de rotina constam de inspeção e verificação das condições técnicas das unidades das máquinas. A detecção e a identificação de pequenos defeitos dos elementos das máquinas, a verificação dos sistemas de lubrificação e a constatação de falhas de ajustes são exemplos dos serviços da manutenção de rotina. VII OSTENSIVO CIAA –111 Os serviços periódicos de manutenção consistem de vários procedimentos que visam manter a máquina e equipamentos em perfeito estado de funcionamento. Esses procedimentos envol- vem várias operações: monitorar as partes da máquina, ajustar, trocar componentes em perío- dos predeterminados. 1.3 - FASES DA MANUTENÇÃO Na manutenção há três fases distintas: planejamento, programação e controle. 1.4 – TIPOS DE MANUTENÇÃO Há dois tipos de manutenção: a planejada e a não planejada. 1.4.1 – Manutenção planejada Pode ser classificada em quatro categorias: preventiva, predita, TPM (manutenção produtiva total) e terotecnologia. Algumas empresas criam seus sistemas de manutenção planejada com nomenclaturas que melhor representam a sua filosofia. Na Marinha do Brasil a nomenclatura usada para identificar sua estrutura mantenedora é Sistema de manutenção Planejada (SMP). 1.4.1.1 – Manutenção CLASSIFICAÇÃO DA MANUTENÇÃO - Preventiva - Associada PLANEJADA - Programada - Correlata - Preditiva - Pró-Ativa Corretiva NÃO PLANEJADA Ocasional VIII OSTENSIVO CIAA –111 Preventiva Constitui-se por um conjunto de atividades a serem executadas após períodos pré-determina- dos, visando a manter o material operando com um mínimo de interrupções, mediante a pre- venção de avarias ou deficiências. Programada Consiste num conjunto pré-determinado de revisões parciais consecutivas, ao fim das quais o material terá passado por uma revisão completa. Preditiva Tipo de manutenção que visa determinar (ou predizer), sem parar ou desmontar o equipamen- to, o início do desenvolvimento de uma falha e sua origem. Pró-Ativa Baseada em métodos similares aos da preditiva estabeleceria ações antecipadas que manteri- am a estabilidade do sistema e inibiriam o início da ocorrência da falha. Corretiva ou reparo É o conjunto de atividades necessárias à restauração das especificações técnicas do material avariado. A Manutenção Planejada, por seu caráter rotineiro, permite o estabelecimento de um planeja- mento permanente das suas atividades. A Manutenção Corretiva, face ao seu caráter eventual, normalmente é planejada após configu- rada sua necessidade. Ocasional Consiste em fazer consertos quando a máquina se encontra parada. Associada Rotinas que deverão ser executadas obrigatoriamente em conjunto ou complementação, a uma determinada rotina, para possibilitar sua execução. Correlata Rotinas que deverão ser executadas por conveniência em conjunto ou complementação, a uma determinada rotina. IX OSTENSIVO CIAA –111 1.5 – MANUTENÇÃO PREVENTIVA PERIÓDICA 1.5.1 – Norma básica Manutenção é uma atividade cuja execução é responsabilidade direta do comando. É dever do Comandante, sem prejuízo da eficácia e da segurança, visar a economia em tudo que se refira a serviços de manutenção, utilizando preferencialmente seus próprios recursos. As OM de apoio e estabelecimentos extra Marinha devem ser utilizadas somente quando os serviços demandarem capacidade superior à diretamente disponível. 1.5.2 – Sistema de Manutenção É o conjunto integrado de pessoal, instalações, equipamentos, instrumental, sobressalentes e ferramental, dinamizados segundo métodos e procedimentos estabelecidos por normas basea- das em princípios e técnicas, visando a manter o material pronto para utilização, no local apropriado, no momento oportuno, dentro de suas características de projeto e da maneira mais econômica. 1.5.3 – Manutenção É o conjunto de atividades destinadas a manter o material (meio, sistema, componente, equi- pamento), dentro de suas especificações técnicas. 1.5.4 – Sistema de Manutenção Planejada (SMP) É um Sistema de Manutenção que, obedecendo a um método racional de planejamento, exe- cução e controle, visa a alcançar e manter a eficácia e a segurança do material. 1.5.5 – Manutenção Planejada É o conjunto de atividades, executadas de forma sistemática e programada, que permite a ge- rência dos elementos necessários à sua consecução: pessoal; material; e tempo. 1.5.6 – Avaria Avaria é qualquer modificação nas condições de projeto do material, que implique em redu- ção de eficiência na sua operação. As avarias podem ser graves, moderadas ou leves. a) Avaria Grave É aquela que, por impedir o funcionamento ou a utilização de determinado equipamento ou material, inabilita o meio para o desempenho de tarefa concernente ao seu tipo, implicando X OSTENSIVO CIAA –111 grandes e onerosos reparos do material ou do equipamento avariado, para a restauração de sua condição operativa anterior. b) Avaria Moderada É aquela que, por impedir o funcionamento ou a utilização de determinado equipamento ou material, inabilita o meio para o desempenho de tarefa concernente ao seu tipo, sem implicar grandes e onerosos reparos do material ou do equipamento avariado, para a restauração de sua condição operativa anterior. c) Avaria Leve É aquela que, embora não inabilite o emprego do meio, reduz a eficiência de determinado equipamento ou material, permitindo seu funcionamento ou sua utilização, sem risco para o pessoal condutor ou mantenedor e sem expectativa de redundar em uma avaria grave ou mo- derada. 1.5.7 – Falha funcional Incapacidade de um item ou equipamento cumprir com desempenho adequado a função para a qual foi projetado, dentro de um contexto operacional estabelecido. 1.5.8 – Degradação É uma redução na capacidade de execução da função para a qual foi projetado o item, equipa- mento ou processo. Pode ser causada por deficiência de montagem, envelhecimento natural (obsolescência), desajuste (desregulamento), ou por avaria. 1.5.9 – Defeito É a causa de uma degradação. Algumas vezes, este termo é empregado para designar degrada- ções que causem interrupção da capacidade funcional do item ou equipamento. 1.5.10 – Finalidade do SMP Garantir um alto grau de disponibilidade dos equipamentos e sistemas do navio. 1.5.11 – Propósitos do SMP I) Definir a manutenção necessária através de tipos, métodos, procedimentos e critérios Pa- dronizados, de fácil identificação e administração; II) Detectar possíveis deficiências do material, de modo a permitir o aperfeiçoamento de futu- ras especificações técnicas; III) Estabelecer as necessidades de pessoal, material, documentação e as administrativas fi- nanceiras; IV) Avaliar a eficácia das atividades de manutenção, à luz dos registros que são feitos durante sua execução; V) Identificar as necessidades de aperfeiçoamento da formação de pessoal e das técnicas de manutenção; XI OSTENSIVO CIAA –111 VI) Conhecer o custo de manutenção; e VII) Aumentar a confiabilidade e a disponibilidade dos meios. 1.5.12 – Manutenção do material não integrado ao SMP Para o material ainda não integrado ao SMP, ou cuja integração não se justifique, a manuten- ção deverá ser executada de acordo com as instruções do fabricante e/ou específicas baixadas pelas DE (Diretoria Especializada), procurando-se, em ambos os casos, no que for viável, al- cançar os propósitos do SMP. 1.5.13 – PROPÓSITO DA MANUTENÇÃO Manter um item ou equipamento em condições de cumprir a função para a qual foi projetado, dentro de um contexto operacional estabelecido, restrições de tempo, custo e disponibilidade de recursos humanos e materiais. 1.5.14 – Vantagens I) Padronização das informações necessárias à execução das rotinas de manutenção; II) Facilidade de programação e controle das tarefas de manutenção; III) Detecção e prevenção de avarias em potencial; IV) Apresentação de informações sobre precauções de segurança, materiais, sobressa- lentes, quantidade e qualificação do pessoal, etc; V) Detecção de possíveis deficiências nas dotações de bordo e base; e VI) Fornecimento de dados para substituição de equipamentos. 1.5.15 – Requisitos do SMP a) Qualificação e Adestramento I) Qualificação profissional adequada. II) Adestramento técnico específico do pessoal encarregado da execução das rotinas de manu- tenção. b) Execução I)É a atividade Fim do SMP II) Documentação de boa qualidade III) Priorizar o SMP entre as tarefas a serem executadas IV) Total e correto cumprimento do SMP c) Abastecimento É necessário: I) Fixação da dotação de sobressalentes e de ferramentas de acordo com as necessidades do SMP; e II) Dotações mantidas completas. XII OSTENSIVO CIAA –111 d) Retro-Alimentação I) Registro dos problemas e dificuldades encontrados; II) Informação aos órgãos responsáveis de modo a possibilitar o controle da qualidade e a rea- valiações do sistema. 1.5.16 – Funcionamento do SMP Elaborado com base no organograma do navio. As atividades de manutenção são administra- das e empreendidas pela organização do navio, nos seguintes níveis: I) Departamento; II) Divisão; e III) Grupos. As Atividades são planejadas a cada nível, considerando as outras atividades a bordo dos na- vios. A execução das tarefas é descentralizada, sendo cada pessoa responsável pela complementa- ção da tarefa que lhe foi destinada. 1.5.17 – Atribuições do pessoal a) Chefe do Departamento Responsável pela manutenção dos equipamentos afetos ao seu departamento. Cabe-lhe a coor- denação das atividades do SMP. b) Encarregado de Divisão Responsável pela programação e pelo registro da manutenção de todos os equipamentos afe- tos a sua divisão. c) Encarregado do SMP Responsável pelo controle e acompanhamento da manutenção de todos os equipamentos afe- tos ao seu grupo. d) Mantenedor Responsável pela correta e efetiva execução de todas as rotinas da sua incumbência. 1.5.18 – Atribuições do Encarregado de Divisão a) Nos Períodos Operativos I) No Início de Cada Período Operativo: – Programar as rotinas de manutenção, indicando no programa mestre a semana em que cada uma delas deverá ser executada. – Entregar ao encarregado do SMP os cartões e o programa mestre. Obs.: Os cartões relativos às rotinas com frequência “Ocasional” ficam arquivados na caixa de trabalho sob a responsabilidade do encarregado do SMP. II) No Final de Cada Semana: XIII OSTENSIVO CIAA –111 – Receber do encarregado do SMP o programa mestre com os campos de controle devida- mente preenchidos. – Reprogramar as rotinas não executadas. – Registrar no cartão registro históricos as ocorrências julgadas significativas. – Entregar ao encarregado do SMP o programa mestre atualizado. III) No Final de Cada Período Operativo: – Receber do encarregado do SMP os cartões relativos às rotinas com frequência diária, se- manal e mensal, com o programa mestre. – Arquivar os cartões no arquivo. b) Nos Períodos de Manutenção I) No início de cada Período de Manutenção: – Programar as rotinas de manutenção, indicando no programa mestre a semana/mês em que cada uma delas deverá ser executada. – Retirar do arquivo os cartões de manutenção e os respectivos cartões registro de manuten- ções relativas ao “Pacote” de rotinas do período de manutenção em pauta. Obs.: Os cartões relativos às rotinas com frequência “Ocasional” ficam arquivados na caixa de trabalho sob a responsabilidade do encarregado do SMP. – Montar o quadro de planejamento da manutenção. – Entregar ao encarregado do SMP os cartões e o programa mestre. II) No Final de Cada Semana: – Receber do encarregado do SMP o programa mestre com os campos de controle devida- mente preenchidos e os cartões relativos às rotinas com frequência superior à semestral já executadas. – Registrar no cartão registro histórico as ocorrências julgadas significativas. – Reprogramar as rotinas não executadas. – Atualizar o quadro de planejamento. – Entregar o programa mestre atualizado ao encarregado do SMP. III) No Final de Cada período de Manutenção: – Receber do encarregado do SMP o programa mestre e todos os cartões, exceto os de fre- quência ocasional. – Arquivar os cartões no arquivo. c) No caso de Ocorrência de Avarias I) Verificar a existência de cartões corretivos. Caso não existam, preparar um cartão de avaria e reparo, determinando as ações a ser tomadas e entregar ao encarregado do SMP. XIV OSTENSIVO CIAA –111 II)Após a conclusão do reparo, complementar o cartão de avarias e reparo. III)Encaminhar o cartão de avaria e reparo para a DEN. – Acompanhar as Horas de Funcionamento dos Equipamentos com Rotinas de Frequência Horária e Programá-las Conforme Necessário – Encaminhar para a DEN o Programa Mestre de Manutenção ao Final de Cada Período Operativo ou de Manutenção. 1.5.19 – Encarregado do SMP a) Nos Períodos Operativos I) No Início de Cada Período Operativo – Receber do encarregado da divisão o programa mestre e os cartões registro de manutenções relativas às rotinas com frequência diária, semanal e mensal. – Arquivar devidamente na caixa de trabalho os cartões recebidos. II) No Final de Cada Semana – Devolver ao encarregado da divisão o programa mestre com as colunas de controle devida- mente preenchidas. – Receber do encarregado da divisão o programa mestre atualizado. III) No Final de Cada Período Operativo – Devolver ao encarregado da divisão os cartões relativos as rotinas com frequência diária, semanal e mensal, com o programa mestre com as colunas de controle devidamente preenchi- das. b) Nos Períodos de Manutenção I) No Início de Cada Período de Manutenção: – Receber do encarregado da divisão o programa mestre e os cartões de manutenção com os respectivos cartões registro de manutenção. – Arquivar devidamente na caixa de trabalho os cartões recebidos. II) No Final de Cada Semana: – Devolver os cartões relativos às rotinas executadas com frequência acima de trimestral, já executadas, ao encarregado da divisão, com o programa mestre com as colunas de controle devidamente preenchidas. – Receber do encarregado da divisão o programa mestre atualizado. III) No Final de Cada Período de Manutenção: – Devolver ao encarregado da divisão todos os cartões, exceto os de frequência “Ocasional”, com o programa mestre. c) No caso de Ocorrência de avarias XV OSTENSIVO CIAA –111 I) Comunicar ao Encarregado da Divisão a Avaria Ocorrida. II) Providenciar a Execução das Ações Determinadas Pelo Encarregado da Divisão. III) Após a Conclusão do Reparo, se for o Caso, Completar o Cartão de Avaria e reparo e En - tregar ao Encarregado da Divisão. IV) Manter o Encarregado da Divisão Informado das Horas de Funcionamento dos equipa- mentos que Possuem Rotina com Frequência Horária V) Informar ao Encarregado da Divisão Qualquer Anormalidade Ocorrida 1.5.20 – Atribuições do Mantenedor I) Retirar a caixa de trabalho o cartão de manutenção e o respectivo cartão registro de manu- tenções relativas à rotina a ser executada. II) Providenciar as ferramentas, sobressalentes, material de consumo e os recursos necessários à realização da rotina. III) Executar a rotina. IV) Informar ao encarregado do SMP qualquer anormalidade ocorrida. V) Devolver as ferramentas, os recursos de apoio e os sobressalentes e material de consumo não utilizados. VI) Preencher o cartão registro de manutenção respectivo. VII) Guardar os cartões na caixa de trabalho, no lado “Concluído”. 1.6 MANUTENÇÃO PLANEJADA PREVENTIVA PREDITIVA Sistemática da manutenção preditiva É aquela cuja monitoração regular de parâmetros que indicam o estado da máquina maximi- za o intervalo entre as intervenções, ou seja, ditam as ações de manutenção a serem realiza- das. São realizadas técnicas que permitam diagnósticos, evitando as paradas prematuras para o cumprimento do SMP. Permite a inspeção periódica do estado corrente, no lugar da manu- tenção periódica com substituição de peças, proporcionando economia de custos com sobres- salentes, homem-hora, tempo de inoperância, etc., e determinando, o momento efetivamente necessário à parada da máquina. Deve ser criado um banco de dados a fim de haver acompa- nhamento de operação do equipamento. Ex: MCA e MCP. Manutenção preditiva Tipo de manutenção que visa determinar (ou predizer), sem parar ou desmontar o equipamen- to o início do desenvolvimento de uma falha e a sua origem. Objetivos da manutenção preditiva - Impedir a extensão dos danos - Aumentar a confiabilidade do equipamento; XVI OSTENSIVO CIAA –111 - Otimizar o planejamento do período de manutenção; e – Minimizar o custo de manutenção. Benefícios da técnica de manutenção preditiva – Redução dos custos de manutenção em 50% a 60% – Redução das paradas por quebra em 50% a 60% – Redução das paradas para manutenção em 50% a 80% – Redução do consumo de sobressalentes em 20% a 30% – Aumento da vida útil das máquinas em 20% a 40% – Segurança do pessoal e instalações (prevenção de acidentes) MANUTENÇÃO CORRETIVA Tipos: Pode-se dividir a manutenção corretiva em reparo e reforma. É a correção de uma falha ines- perada, sem qualquer planejamento. Vamos novamente ver o gráfico da vida útil de um equi- pamento. Na região 1 (fase de amaciamento) existe um crescimento do número de defeitos a partir do ponto zero, decorrente da acomodação dos componentes recém-instalados, bem como da manifestação de possíveis falhas internas dos materiais utilizados. Na região 2 (vida útil) pode-se notar que o número de defeitos permanece sem alteração. É nesta fase que o equipamento tem seu melhor desempenho pois está sempre no melhor rendimento e com au- sência de defeitos (paradas). Na região 3 (envelhecimento) o número de defeitos começa a crescer e o custo da manutenção torna-se caro. A manutenção corretiva de reparo se aplica exatamente na região 2 do gráfico, quando o equi- pamento está em sua melhor performance, e ocorrem quebras/falhas inesperadas. Reforma: quando o equipamento atinge seu rendimento mínimo (nível mínimo) ou a região 3, ele não está mais apto a desempenhar suas funções satisfatoriamente, uma vez que produz pouco (muitas paradas), sem qualidade e com custo elevado. Deste ponto em diante, existem duas opções: substituir (vender ou sucatear) o equipamento ou fazer uma manutenção correti- va de reforma. Define-se reforma como a completa análise, desmontagem, substituição e ou recuperação dos componentes, limpeza, montagem, testes, pintura, etc. Existem várias classes de reforma, desde a mais simples até as mais complexas, que envolvem também a modernização do equipamento. É importante também lembrar que a reforma deve ser precedida por uma profunda análise técnica (mecânica e econômica) sobre o equipamento, a fim de concluir a melhor opção: substituição ou reforma. XVII OSTENSIVO CIAA –111 INTRODUÇÃO ÀS TRANSFORMAÇÕES METALÚRGICAS 2.0 - CONCEITO DE METALURGIA É um conjunto de tratamentos, de natureza física e química, aos quais são submetidos os mi- nérios, para deles se extrair os metais. 2.1 - PROPRIEDADES DOS METAIS Em nosso estudo enquadramos essas propriedades em quatro grupos: propriedades organolépticas, propriedades químicas, propriedades físicas e propriedades mecânicas. 2.1.1 - Propriedades mecânicas a) Resistência mecânica b) Elasticidade: É capacidade do material em deforma-se sem que haja deformação permanente. c) Plasticidade: É a capacidade do material deformar-se permanentemente. d) Maleabilidade e) Ductilidade: É a capacidade dos materiais em deformar-se plasticamente sem romper. f) Dureza: É uma propriedade dos materiais que descreve sua resistência a deformações permanentes, como arranhões, impactos e penetrações. g) Fragilidade - é a maior ou menor resistência às pancadas e aos choques. h) Resiliência - corresponde à capacidade do material de absorver energia quando este é deformado elasticamente e, então, sob descarregamento ter esta energia recuperada. i) Tenacidade - a resistência que os metais oferecem à ruptura pela tração. é o cobre (Cu), depois do ferro (Fe) e do aço, o metal mais tenaz. 2.2 - Ligas Metálicas A reunião entre dois ou mais metais, ou entre um metal e um elemento não metálico, postos em contato no estado líquido ou pulverizados, é denominada liga metálica. Poucos são os metais empregados isoladamente. 2.2.1 - Objetivos visados nas ligas a) Provocar o endurecimento de um dos componentes XVIII OSTENSIVO CIAA –111 b) Aumentar a resistência, a tenacidade ou a elasticidade c) Baixar o ponto de fusão d) Aumentar a dureza e a plasticidade e) Resistir à corrosão f) Modificar a cor 2.3– METALURGIA DOS METAIS NÃO FERROSOS 2.3.1 - O alumínio (Al) É um metal branco, um pouco azulado, muito leve, dútil e maleável. Funde-se a 660ºC. Bom condutor de calor e eletricidade. Exposto ao ar cobre-se com fina camada de óxido que o protege de posterior ataque do ar, mesmo úmido. 2.3.2- O cobre (Cu) É um metal de cor vermelha que se funde a 1083°C aproximadamente; bom condutor de calor e eletricidade. Recozido, torna-se facilmente trabalhável ao martelo; contudo, depois de algum tempo sob a ação do martelo, torna-se rígido e encrua, sendo necessário recozê-lo para continuação do trabalho sem o risco de rachá-lo. 2.3.3 O latão O latão é a liga de cobre (Cu) e zinco (Zn) que você provavelmente associa a objetos de decoração. É aquele metal amarelo usado em acabamento de moveis e fechaduras, por exemplo. SIDERURGIA 2.4 – CONCEITO DE SIDERURGIA Siderurgia é a metalurgia do ferro e do aço, compreendendo-se a obtenção dos considerados produtos siderúrgicos comuns: o ferro fundido e o aço. 2.4.1- Generalidades do minério de ferro O ferro existe na natureza geralmente sob a forma de óxidos, nos minérios de ferro, dos quais é extraído quase sempre por meio de um forte aquecimento em presença de coque ou carvão de madeira, em fornos adequados, nos quais o óxido é reduzido e o ferro resultante, ligado ao carbono. a) Magnetita b) Hematita c) Limonita XIX OSTENSIVO CIAA –111 2.4.2 - O ferro O ferro (Fe) puro é um metal branco-acinzentado, dúctil e maleável; quando aquecido, torna-se brando antes de fundir e, neste estado, solda-se consigo mesmo. É magnético, propriedade que perde sob a ação do calor, quando acima de 768º C. 2.5- APARELHOS METALÚRGICOS NA SIDERURGIA Modernamente, os equipamentos destinados às operações metalúrgicas são comumente conhecidos como fornos. 2.5.1- Alto-forno O alto-forno é um aparelho metalúrgico empregado para produção do ferro gusa. Esse tipo de aparelho é construído de tijolos e envolvido por uma carcaça protetora de aço. Fig. 2.5.1 - Alto forno XX OSTENSIVO CIAA –111 2.5.2- Forno cubilô É o aparelho metalúrgico geralmente usado para a produção do ferro fundido comum. Tem o formato cilíndrico, internamente é revestido de material refratário e é equipado com ventaneiras, na parte inferior, destinadas à insuflação de ar para ativar a combustão. Fig. 2.5.2 - Representação esquemática de um forno cubilô XXI OSTENSIVO CIAA –111 2.5.3 – Conversores e fornos especiais para a produção do aço Para transformar o gusa em aço, é necessário que ele passe por um processo de oxidação - combinação do ferro e das impurezas com o oxigênio - até que a concentração de carbono e das impurezas se reduza a valores desejados. a) Conversor Bessemer b) Conversor Thomas c) Forno Siemen-Martin d) Conversor LD e)Forno elétrico 2.6- OBTENÇÃO DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS 2.6.1- Generalidades da siderurgia Os produtos siderúrgicos comuns são ligas de ferro-carbono com teor de carbono compreendido entre 0 e 6,7% (INDUSTRIALMENTE entre 0 e 4,5%). 2.6.2 - Gusa No alto-forno são postos, em proporção adequada, coque (mistura coque com carvão vegetal), minério e fundente. A queima do coque, ativada pela insuflação de ar, fornece calor e óxido de carbono necessários à redução do minério. Um excesso de carbono incumbe-se de carbonetar o ferro resultante que, no estado de fusão, goteja no cadinho que constitui a parte inferior do alto-forno. 2.6.3- Ferro fundido Este material refundido no forno cubilô, junto com sucatas de ferro fundido, de aço e mais adições, dá origem ao FERRO FUNDIDO DE SEGUNDA FUSÃO com 2,5 até 3,5% de carbono. É com este produto que se fazem, ou melhor, se fundem as peças geralmente chamadas de ferro fundido comum. 2.6.4 - Aço É um produto resultante: - do refino do gusa bruto no conversor BESSEMER, ou a oxigênio; - do refino do gusa bruto com sucata de aço ou de ferro fundido em fornos como o SIEMEN-MARTIN, elétrico, etc; e - refusão de sucata de aço em qualquer forno, menos do tipo conversor. O aço produzido nesses fornos é, às vezes, designado no comércio por aço BESSEMER, XXII OSTENSIVO CIAA –111 aço THOMAS, aço SIEMEN-MARTIN, etc., conforme o processo. 2.7 - DISTINÇÃO ENTRE O FERRO FUNDIDO E O AÇO QUANTO ÀS PROPRIEDADES MECÂNICAS O aço e o ferro fundido constituem a quase totalidade dos produtos siderúrgicos industrialmente usados. A importância do aço provém de vários fatores: boa resistência, ductilidade, relativa homogeneidade, possibilidade de ser forjado, laminado, estampado, estirado, moldado, caldeado, soldado, perfurado, modificado em suas propriedades por meio de tratamentos mecânicos e químicos. 2.7.1 – VERIFICAÇÃO DOS DIVERSOS ASPECTOS QUE APRESENTAM O FERRO FUNDIDO E O AÇO 2.7.1.1 - Aspecto da superfície O aspecto da superfície de uma peça, em bruto ou sem acabamento posterior, pode fornecer indicações preciosas. Quanto ao tratamento térmico, quanto à particularidade do processo de obtenção de peças fundidas, e quanto ao trabalho mecânico, 2.7.1.2 - Aspecto da fratura O aspecto da fratura pode dar indicações preciosas quanto à natureza do material, sua granulação, disposições cristalinas particulares, certos tratamentos térmicos ou químicos, etc. 2.7.1.3- Ação da lima Por meio da lima pode-se verificar se o material é duro ou não, porque quando a lima está em bom estado escorrega e não desbasta, a dureza do material é tão grande ou maior que a da própria lima. 2.7.1.4 - Centelhas de esmeril Quando se desbasta ao esmeril uma peça de aço, notam-se que as partículas que se destacam da peça, inflamam-se, produzindo faíscas ou centelhas. comum, comparando suas centelhas com a de outros aços de teor conhecido. E isto sem erro muito grande, porque praticamente o aspecto das centelhas não é influenciado pelos tratamentos que o aço tenha sofrido. 2.7.1.5 - Atração pelo imã Todos os produtos siderúrgicos comuns são atraídos pelo imã, desde que sua temperatura esteja abaixo de 723ºC. Acima desta temperatura, o ferro existente na liga é paramagnético, XXIII OSTENSIVO CIAA –111 não manifestando aquela propriedade. 2.7.1.6 - Ação do martelo Percutindo as peças com a aresta de um martelo pode-se ter idéia da dureza do material pelo amalgamento do ponto de impacto. 2.7.1.7- Sonoridade Uma peça metálica apoiada em uma área muito pequena ou suspensa por um ponto, quando tangida por um objeto duro, emite um som característico, que é função do seu estado de tensões internas, caracterizado pela natureza de sua estrutura, seu tamanho e forma. 2.8 – CONTROLE E ENSAIO DOS PRODUTOS SIDERÚRGICOS Os produtos siderúrgicos podem, pois, ser controlados de maneira rudimentar ou nos laboratórios das fábricas ou nas instituições para isso destinadas. 2.8.1 - Ensaios mecânicos Os ensaios mais comuns são os de tração, dobramento, dureza, impacto, flexão, torção, desgaste, embutimento, pressão interna, fadiga, e compressão. Para os aços, os ensaios de tração, dobramento e dureza são os mais usados; e para os ferros fundidos, os de flexão, dureza e tração. 2.8.2 - Análise química A análise química dosa os elementos que intervêm na composição do material. Para os aços comuns determinam-se as porcentagens de C, Si, Mn, P e S e para os ferros fundidos, além desses, a do carbono no estado de grafita. 2.8.3 - Exame metalográfico O ensaio mecânico constata os valores de resistência, dureza, etc, do material; A análise química mostra de que o material é feito. 2.9- DEFEITOS QUE OCORREM DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO DO AÇO O aço apresenta-se relativamente homogêneo enquanto está líquido, mas durante a sua solidificação (num molde ou numa lingoteira) várias causas, quase inevitáveis e de natureza complexa, produzem fenômenos tais como vazio, segregação, dendritas, bolhas, trincas. 2.10 - ALOTROPIA DO AÇO E DO FERRO FUNDIDO Os metais, de um modo geral, são agregados cristalinos cujos cristais (perfeitamente justapostos e unidos) tanto podem ser quimicamente idênticos, como ser de composição química diferente. São idênticos no caso do ferro, cobre, alumínio, etc., puros. E são distintos nos demais casos, entre os quais estão as ligas ferro – carbono. XXIV OSTENSIVO CIAA –111 Alotropia é um fenômeno químico que consiste em poder um elemento químico cristalizar-se em mais de um sistema cristalino e ter por isso diferentes propriedades físicas. No caso do ferro ou da liga ferro-carbono a formação cristalina se dá em função da temperatura de aquecimento. 2.11 - DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO FERRO CARBONO Este diagrama é obtido experimentalmente por pontos e apresenta as temperaturas em que ocorrem as diversas transformações dessa liga, em função do teor de carbono. XXV OSTENSIVO CIAA –111 Fig. 2.22 2.12 - INFLUÊNCIAS DO TEOR DE CARBONO NOS AÇOS E SEU RESFRIAMENTO Como já foi dito, o carbono nos aços comuns forma carboneto com o ferro. Este carboneto é extremamente duro. 2.13 – CONSTITUINTES DO AÇO QUANTO AO ESFRIAMENTO 2.13.1 - Ferrita É a solução sólida de ferro carbono no ferro alfa que origina-se na zona crítica durante o esfriamento lento, por transformação alotrópica do ferro gama. 2.13.2 - Cementita É o nome dado ao carboneto de ferro, Fe3C, contendo 6,7 %. É de grande dureza e muito quebradiço. Dos constituintes que ocorrem nos aços (esfriados lentamente ) é o mais duro, chegando a riscar o vidro. 2.13.3 - Perlita É o constituinte micrográfico formado por finas lamelas justapostas de ferrita e cementita, que ocorre abaixo de 723º Celsius nas ligas de ferro-carbono. A espessura das lamelas é da ordem de alguns décimos de mícron e habitualmente só são visíveis com ampliação de mais de 200 vezes. 2.13.4 - Austenita É a solução sólida de carbono no ferro gama. Apresenta-se sob a forma de grãos aproximadamente poliédricos, no caso de certos aços-liga, quando ao microscópio. 2.14 – IMPUREZAS DOS AÇOS CARBONO Os aços comuns contêm sempre, além do carbono, pequenos teores de Si, S, Mn, às vezes Cu, e traços de outros metais ou metalóides. 2.15 - CLASSIFICAÇÃO DO AÇO E DO FERRO FUNDIDO DE ACORDO COM AS NORMAS ABNT E DIN XXVI OSTENSIVO CIAA –111 2.15.1- Classificação do aço segundo a norma SAE/ABNT Para que você possa especificar corretamente um aço, é preciso conhecer algumas regras. Por exemplo, a encomenda para aços no comércio, a indicação nos desenhos das peças, nos projetos das máquinas, e as referências na usinagem, são feitos por meio de prefixos, que devem aparecer no lugar de nomes escritos por extenso. Para o aço liga, o primeiro dígito sempre será diferente de (1); o segundo dígito vai indicar o percentual aproximado do elemento predominante na liga; os dois últimos dígitos vão indicar o percentual de carbono em centésimos. A SAE é a norma mais utilizada em todo o mundo para os aços-carbono e para aços com adição de elementos de liga, os quais não mudam suas propriedades por completo. A SAE/ABNT também classificam os aços de média e baixa liga. Para os aços fortemente ligados, ou seja, de alta liga, a norma mais utilizada é a DIN (Deutsches Institut fur Normung). EX: AÇO 1020 O número 1 sigifica que é um aço carbono e o 0 indica que o aço não possui elementos adedicionados e o 20 indica o percentual de carbono, que neste exemplo é de 0,2 ou 0,20 %. EX: AÇO 1430 O número 1 sigifica que é um aço carbono e o 4 indica que o aço possui adição de nióbio e o 30 indica o percentual de carbono, que neste exemplo é de 0,3 ou 0,30 %. Ex: AÇO 10100. Significa que é um aço carbono sem adição de elemento de liga e com 1% de carbono. Na classificação dos aços liga o primeiro número indica a classe do elemento de liga e o segundo, o teor aproximado do elemento predominate na liga. Esses dois números juntos indicam um derterminado grupo em relação à composição química. Os dois ultimos dígitos indicam o percentual de carbono em centésimos existente na liga. a) Tipos de aços inoxidáveis I) Martensíticos.Esses aços possuem boa temperabilidade, devido à presença de cromo, assim sendo, podem ser temperados ao ar, em óleo ou água e revenidos a temperaturas que dependem das propriedades mecânicas desejadas. XXVII OSTENSIVO CIAA –111 II) Aços inoxidáveis ferríticos São utilizados em componentes de fornos, queimadores, radiadores, etc. III) Aços inoxidáveis austeníticos Os aços inoxidáveis são, basicamente, divididos em três grupos: - Martensíticos (Fe,Cr) - endurecem por tratamentos térmicos; - Ferríticos (Fe,Cr) - não endurecem por tratamentos térmicos; e TRATAMENTOS TÉRMICOS 2.16 – GRANULAÇÃO GROSSEIRA O crescimento dos grãos pode também ser estimulado por certas impurezas tais como o silício e o fósforo, quando em teores mais altos do que os habitualmente tolerados. Fig. 3.1 XXVIII OSTENSIVO CIAA –111 2.16.1 – TRATAMENTO TÉRMICO DO AÇO CARBONO Os tratamentos térmicos consistem, essencialmente em aquecer o material a uma certa temperatura e esfriá-lo em determinadas condições. Esses tratamentos podem ser: recozimento, têmpera e revenido. 2.16.2 – TRATAMENTOS TÉRMICOS COM TEMPERATURAS CONTROLADAS Baseando-se no que acaba de ser exposto, podemos então definir os tratamentos térmicos: a) Recozimento É o tratamento por resfriamento contínuo que provoca a transformação da austenita num produto constituído por perlita associada, no caso dos aços hipoeutetóides, à ferrita, e, no caso dos hipereutetóides, às partículas de cementita. b) Normalização É o tratamento por resfriamento contínuo que provoca a transformação da austenita num produto constituído por perlita fina associada ou não, a grãos pequenos de ferrita, ou a partículas finas de cementita. É portanto, uma transformação resultante de resfriamento contínuo, com velocidade moderadamente alta, de modo a interceptar as regiões de formação de ferrita e de perlita, não atingindo, porém, as faixas de formação de bainita ou de martensita. c) Têmpera É o tratamento por resfriamento contínuo que promove a transformação da austenita em martensita, em temperatura situada no intervalo 350º – 200ºC, aproximadamente. Se a temperatura final do tratamento ultrapassar esse limite, do fim da reação martensítica, parte da austenista permanecerá associada a martensita. d) Revenido É o tratamento que visa corrigir parte das profundas mudanças causadas pela têmpera, restituindo ao aço, grande parte das propriedades perdidas sem afetar muito aquelas objetivadas pela têmpera. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 2.17 – FUNDIÇÃO A fundição é um dos processos mais importantes da indústria metalúrgica, pois, dentre os métodos de dar forma aos metais, esta proporciona o caminho mais curto entre a matéria- prima e a peça projetada acabada. XXIX OSTENSIVO CIAA –111 2.18 - FORJAMENTO O forjamento, um processo de conformação mecânica em que o material é deformado por martelamento ou prensagem, é empregado para a fabricação de produtos acabados ou semiacabados de alta resistência mecânica, destinados a sofrer grandes esforços e solicitações em sua utilização. 2.19 – LAMINAÇÃO 2.19.1 - Conformação por laminação A laminação é um processo de conformação mecânica pelo qual um lingote de metal é forçado a passar por entre dois cilindros que giram em sentidos opostos, com a mesma velocidade. 2.20 – EXTRUSÃO O processo de extrusão consiste basicamente em forçar a passagem de um bloco de metal através do orifício de uma matriz. Isso é conseguido aplicando-se altas pressões ao aterial com o auxílio de um êmbolo. 2.21 – TREFILAÇÃO A barra que deve ser trefilada é chamada de fio de máquina. Ela deve ser apontada, para facilitar a passagem pela fieira, e presa por garras de tração que vão puxar o material para que ele adquira o diâmetro desejado. 2.22 – ESTAMPAGEM Estampagem é um processo de conformação mecânica, geralmente realizado a frio, que engloba um conjunto de operações. Por meio dessas operações, a chapa plana é submetida a transformações que a fazem adquirir uma nova forma geométrica, plana ou oca. Isso só é possível por causa de uma propriedade mecânica que os metais têm: a plasticidade. As operações básicas de estampagem são: corte, dobramento, estampagem profunda (ou "repuxo"). 2.23 - Dobramento e curvamento O dobramento é a operação pela qual a peça anteriormente recortada é conformada com o auxílio de estampos de dobramento. Estes são formados por um punção e uma matriz normalmente montados em uma prensa. o material, em forma de chapa, barra, tubo ou XXX OSTENSIVO CIAA –111 vareta, é colocado entre o punção e a matriz. Na prensagem, uma parte é forçada contra a outra e com isso se obtém o perfil desejado. PROCESSO DE CORROSÃO 2.24– DEFINIÇÃO DE CORROSÃO A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos. A corrosão pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejam metálicos como os aços ou as ligas de cobre, por exemplo, ou não metálicos, como plásticos, cerâmicas ou concreto. A ênfase aqui descrita será sobre a corrosão dos materiais metálicos. Esta corrosão é denominada corrosão metálica. 2.25.1 – TIPOS DE CORROSÃO 2.25.1.1 - Classificação dos Processos de Corrosão a) Corrosão eletroquímica Os processos de corrosão eletroquímica são mais freqüentes na natureza e se caracterizam basicamente por ocorrerem: b) Corrosão Química Nos processos de corrosão química, os metais reagem com os elementos não metálicos presentes no meio, O2, S, H2S, CO2 entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos. SOLDAGEM A GÁS 3.0 - PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS A soldagem oxigás compreende um grupo de processos de soldagem que utilizam o calor produzido por uma chama de combustível gasoso e oxigênio para fundir o metal de base, unindo-os com ou sem o uso de metal de adição. O processo é usado principalmente na forma manual, mas existem aplicações mecanizadas, particularmente quando o processo é utilizado com a aplicação de pressão, sendo, neste caso, denominado de soldagem a gás por pressão. XXXI OSTENSIVO CIAA –111 3.1 – EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS 3.1.1 - Postos de soldagem Para soldagem oxiacetilênica, devemos dispor de uma fonte de abastecimento constante, isto é, instalações de postos de soldagem compostos dos gases oxigênio e acetileno. Estes postos são formados de acordo com a pressão em que o gás acetileno foi produzido. Quanto à pressão, os postos podem ser de: baixa, média e alta pressão (fig. 1.1). Fig. 1.1 - Posto de soldagem I) Baixa Pressão: Esta instalação utiliza o gás acetileno produzido pelo gerador de baixa pressão e o gás oxigênio é utilizado em cilindros. II) Média Pressão: É uma instalação que utiliza o gás acetileno produzido pelo gerador de média pressão e o gás oxigênio é utilizado em cilindros. III) Alta pressão: É uma instalação que utiliza os gases acetileno e oxigênio em cilindros, sendo que o gás acetileno é dissolvido. 3.1.2 - Maçaricos de soldar Um maçarico de soldar pode ser comparado a qualquer máquina automática que recebe duas ou mais matérias primas e as transforma num produto acabado. Assim, o maçarico recebe oxigênio e acetileno puros e faz a mistura desses gases na proporção correta, volume e velocidade apropriados, de maneira a produzir a chama desejada. As três características importantes da mistura de oxigênio e acetileno na saída do maçarico são: Volume, velocidade e proporção. O volume determina o tamanho da chama ou sua capacidade de aquecimento. A velocidade determina o tipo de chama isto é, se ela será “violenta”, “suave”, ou “intermediária”. XXXII OSTENSIVO CIAA –111 A proporção dos dois gases empregados determinará se a chama será neutra (equilíbrio dos gases), oxidante (oxigênio em excesso) ou carburante (acetileno em excesso). Os maçaricos se dividem em dois grupos segundo sua configuração: 3.1.2.1 Maçaricos de uso múltiplo Os maçaricos de uso múltiplo se caracterizam por possuir um cabo diferente, composto de duas válvulas para regular o fluxo: uma para oxigênio e a outra para o gás combustível. A esse cabo é possível acoplar vários tipos de dispositivo, sendo mais habituais aqueles para soldagem oxicombustíveis, para corte e para aquecimento. Os maçaricos de uso múltiplo são geralmente utilizados onde são freqüentes as substituições de aplicações (ex: corte, soldagem e aquecimento). Quanto aos maçaricos de corte (ou não combinados) são aqueles que foram projetados para uma única finalidade, isto é, para o corte oxicombustível (fig.2.38). 3.1.2.2 Partes componentes do maçarico Um maçarico para solda oxicombustível consiste basicamente de duas partes principais: I) O cabo, que é essencialmente um conjunto de tubos, válvulas para controle de fluxos dos gases e seus conectores; e II) Os dispositivos de solda, que são formados essencialmente por uma câmara misturadora dos gases e um tubo, geralmente de cobre, para a condução controlada da mistura e manutenção da combustão. Fig. 1.4 - Maçarico de uso múltiplo Fig. 1.5 - Maçarico de corte XXXIII OSTENSIVO CIAA –111 3.1.3 - Reguladores de pressão São válvulas que servem para reduzir o gás a uma pressão desejada, mantendo-o relativamente constante para as largas variações no fluxo de gás e na pressão de admissão. Fig. 1.6 Fig. 1.7 Regulador de pressão para O2 Regulador de pressão para C2H2 3.1.3.1 Manômetro de alta pressão É um dispositivo localizado na parte superior da válvula reguladora, servindo para indicar a pressão de gás contido no cilindro; geralmente, indica a pressão em Kgf/cm 2 e ATM. Testado à pressão de 0 a 250 quilogramas-força por centímetro quadrado (Kgf /cm2). 3.1.4 - Chama oxiacetilênica Sempre que se realiza uma reação química de gases com aparecimento de luz e calor, a zona em que se processa esta reação é denominada chama. A reação se processa simultaneamente entre o oxigênio e gases compostos, principalmente de carbono e hidrogênio (hidrocarboneto). Pode-se perceber óbvio, mas é importante compreender que a ferramenta do processo oxi- acetilênico não é o maçarico, mas a chama. O único fim dos vários itens do equipamento usado no processo de solda oxi- acetilênico é capacitar o operador a produzir à vontade, uma chama oxi-acetilênica mais conveniente para o trabalho à mão. Os fatores, dentro de um mesmo maçarico, que governam a chama são: o tamanho e a forma original do orifício, as pressões de oxigênio e acetileno, e a quantidade relativa da mistura destes dois gases que se queimam na ponteira XXXIV OSTENSIVO CIAA –111 do maçarico, produzindo uma temperatura de 3.200º C, entre um a dois milímetros da ponta do cone interno, desprendendo 13.500m de calorias. Quando há queima completa no ar, o oxigênio do ar combina-se com o acetileno formando gás carbônico e vapor d’água. Como vimos, para haver queima completa de acetileno, são necessários 2½ volumes de oxigênio para cada volume de acetileno. O tipo de chama mais largamente empregado é a que se alimenta com um volume de oxigênio para cada volume de acetileno, deixando o restante isto é, 1½ volumes para serem fornecidos pelo próprio oxigênio do ar atmosférico que envolverá a chama. 3.1.4.1 Chama neutra ( normal ou básica ) A chama neutra (normal ou básica) é de particular importância para o soldador, não só pelo grande uso em soldas e cortes como também para fornecer-lhe uma base para regulagem de outras chamas. Conseqüentemente, uma das primeiras tarefas do aluno é se familiarizar completamente com a aparência e características da chama neutra, que apresenta (2) zonas ou aspectos, um cone interno brilhante bem definido e uma envoltória externa azulada, chamada de penacho. 3.1.4.2 Chama carburante ( redutora ) Quando se variar a proporção do oxigênio e acetileno, para haver mais acetileno do que oxigênio, a chama apresentará três(3) zonas, ao invés de duas, como na chama neutra. Ainda persiste o cone interno brilhante bem definido (penacho) de externa azulada mas, entre estes dois, rodeando o cone interno, está um cone intermediário de cor esbranquiçada chamada véu. 3.1.4.3 Chama oxidante Quando há excesso de oxigênio na mistura, e a chama apresenta apenas duas (2) zonas ou aspectos, cone e penacho, como no caso da chama neutra, mas diferentes, porque o cone interno é menor, afunilado nos lados e adquire uma tonalidade purpúrea, fazendo- se ouvir um ruído característico. ente satisfatória. XXXV OSTENSIVO CIAA –111 Fig. 1.8 3.2 – CONSUMÍVEIS UTILIZADOS NO PROCESSO DE SOLDAGEM A GÁS 3.2.1 - Gases utilizados no processo oxigás Nos processos térmicos de solda e corte de metais, assim como em outros processos de soldagem, são utilizados diferentes gases atendendo às diferentes necessidades. Relacionando esses gases, temos os carburantes como o acetileno (C 2 H2), o butano (C4 H10), propano (C3 H8), GLP (gás liquefeito do petróleo), Principalmente composto por butano e propano), metano (CH 4), hidrogênio (H2) e thermolene. Para aumentar a potência e temperatura da chama é necessário misturar esses gases com oxigênio puro (O2). O hidrogênio também é utilizado, às vezes, nos processos de soldagem com proteção gasosa, principalmente como gás de proteção da raiz. 3.2.2 - Transporte correto de cilindros Para tais tarefas existem carrinhos apropriados no mercado. Há também a alternativa de se fabricar os mesmos. O soldador empurra com uma mão o carrinho e segura com a outra o cilindro pela tampa ou capacete. Na ausência de um carrinho, deve-se rolar o cilindro na posição vertical pelo canto inferior, segurando o cilindro pelo capacete. Antes de conectar os reguladores de pressão, o soldador abre a válvula do cilindro para limpar o bocal de eventuais sujeiras, prática feita nos gases não inflamáveis. Fig. 1.14 - Limpeza da válvula XXXVI OSTENSIVO CIAA –111 3.2.3 - Gases no processo de soldagem e corte oxigás Como já foi mencionado, o oxigênio é utilizado nesses processos como componente necessário para aumentar a potência da chama oxigás, de forma que obtenha suficiente calor para levar os metais tratados, pelos processos acima citados, ao estado líquido. Foram relacionados também vários gases carburantes, apresentando diferentes capacidades térmicas e, portanto, tornando diversificada a utilização nesses processos. gases, como é o caso de várias aplicações de brasagem, soldagem de metais não ferrosos, com espessuras finas e no caso de ouríveis ou fabricantes de jóias ornamentais e semelhantes. 3.2.3.1 Mistura de oxigênio e acetileno O oxigênio é gerado via um processo físico-químico onde o ar do ambiente é resfriado até 200º C negativos. Com essa temperatura o ar passa ao estado líquido. Em seguida, o ar é aquecido para iniciar o processo de evaporação. A temperatura de evaporação do nitrogênio é 196º C negativos e a do oxigênio 183º C negativos. Isso significa que o nitrogênio evapora primeiro e pode ser separado facilmente do oxigênio. O oxigênio é fornecido em cilindros ou cestas de cilindros que podem ser ligados a sistemas de tubulação. Cilindros mais antigos têm um volume 40 litros e a pressão é de 150 bar, significando que, com pressão ambiental de 1 bar, obtém-se 6.000 litros de oxigênio. Na atualidade, geralmente, estão em uso cilindros com volume de 50 litros e uma pressão de 200 bar, aumentando dessa forma o conteúdo para 10.000 litros de oxigênio com pressão ambiental de 1 bar. Os cilindros de oxigênio para uso industrial são de cor preta e os cilindros para uso hospitalar são de cor verde. As mangueiras s?
