Tendência dos componentes da caixa de
câmbio fabricados em metal leve
Projeto de Ferramentais I
Professor: Guilherme Ourique Verran
Aluno: Luiz Henrique Tormen Longo
Setembro 2012
Agenda
• Introdução;
• Aprimoramento do projeto;
• Novas ligas;
• Análise da capacidade de carga/solicitação;
• Redução no tempo de desenvolvimento;
• Conclusão.
Introdução
• A fabricação de carcaças e outros componentes da caixa
de câmbio de veículos utilitários em ligas de magnésio é
o tema desse artigo. O modo como isso está sendo feito
na empresa alemã Honsel e as vantagens obtidas com
estas construções leves são descritas a seguir.
Introdução
• Caixa de câmbio mais leves e menores, com maior grau
de eficiência, vida útil, conforto e confiabilidade estão
sendo cada vez mais desejadas, tendo como
consequência menor consumo de combustível e
economia na fabricação.
Aprimoramento do projeto
• Análise das tendências e influências sobre componentes;
• Aprimoramento das soluções construtivas (integração de
funções);
• Resfriador de óleo integrado;
• Vantagens.
Figura 1 – Carcaça de caixa de
câmbio com resfriados de óleo
integrado.
Figura 2 – Carcaça de caixa de
câmbio com tubos de aço fundidos,
para alimentação de óleo.
Novas Ligas
• Novos materiais contribuem para redução do peso e
economia de combustível (Al e Mg);
Figura 3 – Carcaça da
caixa de câmbio automática
tipo 7G Tronic (Mercedes
Benz), feita em Mg é 30%
mais leve.
Novas ligas
• Desvantagens:
• Redução de nervuras e reentrâncias durante o projeto
dos contornos da peça fundida;
• Magnésio tem maior tendência de fluência;
• Cuidados na condução do processo de fundição e
vazamento em relação ao alumínio;
• Maiores custos.
• Vantagens:
• Menor quantidade de calor necessária;
• Solidificação mais rápida (menores tempos de ciclo);
• Redução de peso.
Novas ligas
Figura 4 – Novos materiais: outros potenciais para a economia de peso.
Análise da capacidade de carga/solicitação
• Comportamento do material é considerado de modo
bastante limitado no dimensionamento dos componentes;
• Utilização de coeficientes de segurança para simular a
realidade;
• Utilização da simulação numérica (MEF) na empresa
Honsel;
• Valores característicos como resistência a tração, limite
de escoamento e de ruptura são calculados com mais
precisão.
Figura 5 – A previsão da qualidade do engrenamento da caixa de câmbio sob
condições seriadas graças a processos inovadores de desenvolvimento seriado.
Redução do tempo de desenvolvimento
• Emprego de simulação permite rapidez e economia;
• Elimina a necessidade da fabricação de protótipos
(objetivo da Honsel);
• Em resumo, o novo processo oferece muito mais cedo
uma conformação expressiva da qualidade da mudança
de marcha da caixa de câmbio sob condições de
fabricação seriada, reduzindo também o tempo na
fabricação do ferramental.
Outras inovações
• Insertos de aço em
peças fundidas;
Figura 6 – Otimização de
insertos de aço na peça
fundida, com o objetivo de
prevenir cargas adicionais
e aumentar a rigidez local.
Conclusões
• Colaboração entre fabricantes e clientes;
• Entendimento técnico
do produto para os quais o
processo de fundição serão necessários;
• A Honsel oferece soluções inovadoras, que atendem os
requisitos das caixas de câmbio;
• Utilização de novas ligas de metais leves;
• Utilização da simulação numérica.