Introdução aos Processos Metal-mecanico - Fabricação de uma panela de pressão

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2.2 Layout (arranjo físico) (Caio Aranha)

Slack et al. (2002) definem arranjo físico de uma operação produtiva como a preocupação com a localização física dos recursos de transformação. De forma simples, definir o arranjo físico é decidir onde colocar todas as instalações, máquinas, equipamentos e pessoal da produção.

As decisões de arranjo físico definem como a empresa vai produzir. O layout é a parte mais visível e exposta de qualquer organização. A necessidade de estudá-lo existe sempre que se pretende a implantação de uma nova fábrica ou unidade de serviços ou quando se estiver promovendo a reformulação de plantas industriais ou outras operações produtivas já em funcionamento (PEINADO, GRAELM, 2007).

A necessidade de tomar decisões sobre arranjos físicos decorre de vários motivos, tais como (PEINADO, GRAELM, 2007):

- Necessidade de expansão da capacidade produtiva: é natural que a empresa procure expandir sua atuação com o passar do tempo. Um aumento na capacidade produtiva pode ser obtido aumentando o número de máquinas ou substituindo as existentes por máquinas mais modernas. Um estudo do arranjo físico é necessário para acomodar estas novas máquinas.

- Elevado custo operacional: um arranjo físico inadequado geralmente é responsável por problemas de produtividade ou nível de qualidade baixo. Introdução de nova linha de produtos: quando um novo produto exigir um novo processo de produção será necessário readequar as instalações.

- Melhoria do ambiente de trabalho: o local de trabalho e as condições físicas de trabalho, principalmente nos assuntos relacionados à ergonomia, podem ser fatores motivadores ou desmotivadores.

- Segurança: todos os processos que podem representar perigo para funcionários ou clientes não devem ser acessíveis a pessoas não autorizadas. Saídas de incêndio devem ser claramente sinalizadas e estarem sempre desimpedidas.

- Economia de movimentos: deve-se procurar minimizar as distâncias percorridas pelos recursos transformados. A extensão do fluxo deve ser a menor possível.

- Flexibilidade de longo prazo: deve ser possível mudar o arranjo físico, sempre que as necessidades da operação também mudarem.

- Princípio da progressividade: o arranjo físico deve ter um sentido definido a ser percorrido, devendo-se evitar retornos ou caminhos aleatórios.

- Uso do espaço: deve-se fazer uso adequado do espaço disponível para a operação, evitando locais vazios ou sem uso, assim como adequando o sentido de acordo com a disponibilidade do espaço.

2.3. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO UTILIZADOS

2.3.1. Laminação (Wilton)

O alumínio utilizado na fabricação das panelas, de uma forma geral, é recebido já na forma de chapas, que vão ser retrabalhadas até a forma da panela.

O processo para obtenção da chapa é dividido em basicamente duas etapas. A primeira delas é a produção dos lingotes de alumínio, cuja matéria prima é a bauxita. O minério é processado e refinado a fim de se obter a alumina ou óxido de alumínio.

O óxido de alumínio ao ser aquecido a altas temperaturas junto com o carbono é reduzido e fundido, obtendo-se assim o alumínio na forma líquida. O alumínio é fundido em lingotes. Numa segunda etapa os lingotes são reaquecidos para a produção de chapas na laminadora, conforme Figura 2.

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Figura 2: Processo de laminação do alumínio. Fonte: Novelis.

2.3.2. Estampagem por Prensa (Matheus)

Neste caso a estampagem inicial é de um disco que ganha uma nova conformação ao final. As estampagem são típicas quando se parte de um esboço circular, ou disco, e se atinge a forma final de um copo. O disco metálico, por meio da ação do punção na sua região central, deforma-se em direção à cavidade circular da matriz, ao mesmo tempo em que a aba ou flange, ou seja, a parte onde não atua o punção mas somente o sujeitador, movimenta-se em direção à cavidade.

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Figura 3: Imagem ilustrativa de um aparato de estampagem (EPUSP, 2011).

Na região da aba ocorre uma redução gradativa da circunferência do disco, à medida que sua região central penetra na cavidade da matriz. Nessa região atuam esforços na direção das tangentes dos círculos concêntricos à região central, denominados de compressão circunferencial e que tendem a enrugar a chapa. Para evitar esse enrugamento, aplica-se uma tensão de compressão, através do sujeitador, denominada pressão de sujeição (EPUSP, 2011).

A pressão de sujeição deve ser suficientemente baixa para permitir o movimento da aba do disco em direção à região central e suficientemente alta para evitar o aparecimento das rugas. Ainda na aba atuam os esforços de tração, que trazem essa parte para a região central, denominados como tensões de estiramento radial, e também os esforços de atrito que dependem do nível da tensão de sujeição, dos estados das superfícies (da chapa, da matriz e do sujeitador quanto à rugosidade superficial) e do tipo de lubrificante empregado (EPUSP, 2011).

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Figura 4: Imagem ilustrativa do processo de obtenção do copo (EPUSP, 2011).

2.3.3 Furação (Mariana)

A furação é um processo mecânico de usinagem com remoção de cavaco, em que há um movimento de corte circular, que tem por finalidade obter um furo cilíndrico em uma peça. O corte é feito por uma ferramenta que apenas se desloca seguindo uma trajetória retilínea na direção do eixo de rotação da ferramenta (broca). Os movimentos de corte e avanço podem ser observados na Figura 5 (ZEILMANN, 2003).

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Figura 5: Movimentos de avanço e de corte na furação (FERRARESI, 2003).

Os fatores de maior importância para a operação de furação são: o diâmetro do furo, profundidade do furo e tolerância de forma e medidas. É importante ressaltar que a furação feita com brocas é uma operação de desgaste e é necessário fazer o acabamento como retífica or alargamento na peça.

Segundo a norma DIN 8589 existem diversos tipos de operação de furação, que