Pintura Integrada e Automatizada
para a Indústria de Freios
Freio para Veículo Leve
Derrubando Todos os Obstáculos no Revestimento de Componentes de Freios
Até recentemente, os fabricantes da indústria automotiva não consideravam necessária uma camada de
acabamento em discos de freios, tambores e cubos no desenvolvimento de novos carros. Como atualmente as
rodas de estilo “aberto” expõem as partes que antes estavam escondidas, os fabricantes de automóveis, agora,
reconhecem o valor adicionado e o apelo de partes protegidas, e adicionaram a pintura nas especificações do
produto aos seus fornecedores.
A pintura de componentes de freio – uma das etapas finais no processo
de fabricação – pode causar complicações se não realizada
apropriadamente. Enquanto estas peças devem receber proteção total
contra corrosão, as partes acabadas, rolamentos e superfícies de
assentamento devem permanecer livres de tinta ou respingos.
A proteção do componente de freio tipicamente ocorre após a inspeção
final. O processo incorpora uma lavadora que aplica um protetor contra
corrosão por toda a peça, eliminando o risco das superfícies não pintadas
desenvolverem ferrugem antes da montagem final do veículo. Porém este
protetor se torna um desafio para a aderência apropriada da tinta no
processo de proteção. Entretanto, com a correta escolha do inibidor de ferrugem e da tinta à base d’água um
revestimento agressivo, porém não prejudicial ao meio ambiente, pode ser aplicado para atravessar o filme
inibidor de corrosão e aderir à parede do ferro fundido. O revestimento permite uma proteção ao “salt spray”por
240 horas e elimina a necessidade
de um aquecimento ( cura ) em forno.
Para o sucesso de um processo de
revestimento, um componente crítico
deve ser considerado: um forno de
pré-aquecimento.
O
préaquecimento garante que a peça
esteja totalmente seca e sua
temperatura seja elevada na faixa de
43°C a
54°C. Após o préaquecimento a peça entra na cabine
de pintura, onde é posicionada a
uma máscara e revestida. Neste
ponto a elevada temperatura da
peça possibilita a secagem, a ar, da
tinta à base d’água em um minuto.
Nutro Corporation
11515 Alameda Drive
Strongsville, Ohio 44149
(440) 572-3800
(440) 572-5584 Fax
www.nutro.com
[email protected]
A pintura com máscara pode ser
realizada de duas maneiras. A
primeira utiliza uma máscara fixa de
duas posições, que é girada
manualmente por um operador, que
limpa a máscara quando necessário. A segunda é uma máscara carrossel de quatro posições que é indexada
automaticamente a uma máscara limpa, como pré-ajustado no programa. Estecarrossel possibilita a máscara,
com tinta, secar e então ser reutilizada, minimizando o tempo de operação.
Para o controle deste trabalho de excelência, que é o sistema de revestimento de uma peça de freio, a Nutro
fornece um sistema de controle que envia informações atualizadas de todos os aspectos operacionais da linha
de revestimento. Estas informações incluem dados da esteira, do forno, da cabine de pintura, da automação e
da temperatura da peça. O ajuste completo da máquina é executado através do visor de interface do operador.
Todos os parâmetros do sistema são ajustados e podem ser salvos na memória como um programa de processo.
Revestimento Completo do Disco
A Mudança no Revestimento Completo do Disco
Dependendo dos requisitos do fabricante
de automóveis, vários métodos podem
ser usados para o revestimento de discos. As opções variam desde a aplicação
de uma tinta cosmética preta somente no
topo do disco até uma cobertura total do
disco.
Um revestimento total do disco inclui um
sistema de pré-tratamento completo que
garanta que o disco esteja limpo e, em
algumas aplicações, uma camada de
fosfato é aplicada ao disco. Igualmente
importante é o forno de secagem antes
da pintura. O forno é importante tanto
para garantir que o disco esteja
completamente seco, como também, em
algumas aplicações, para elevar a
temperatura da peça e garantir a
aplicação apropriada do filme. O disco é
então transferido automaticamente da
esteira de pré-tratamento para a esteira
de revestimento.
Devido aos altos custos dos materiais de
revestimento, a maximização da eficiência de
transferência de “spray” é crítica. O sistema de
movimentação é uma esteira indexada de
corrente, na qual o disco é precisamente
posicionado na frente de pistolas de pintura.
Como é importante que o material de proteção
penetre na área ventilada, os discos são girados
nos dois sentidos. Pistolas de pintura dedicadas
cobrem as áreas específicas do disco para
garantir a aplicação da camada especificada
para cada área.
O mais importante equipamento de uma linha de pintura
de acabamento é o forno de cura. A escolha de uma
cura correta tipicamente depende da temperatura de
pico do metal da peça. Um acréscimo ou decréscimo
na temperatura especificada pode comprometer a performance da camada de proteção.
Para atingir a cura correta, as opções vão desde um
forno de convecção aquecido a gás até uma estação
de cura a indução. Um forno de convecção tradicional
requer um espaço de fábrica extenso, enquanto uma
estação de cura a indução ocupa uma fração do espaço.
O método de indução permite o aquecimento do disco
a partir da temperatura ambiente até 343°C em
segundos.
Caminhão de Serviço Pesado, Trailer e Ônibus
Sistema Rápido e Flexível de Acabamento de Tambor
Quando um dos maiores fabricantes de freios, dos Estados Unidos da América, para caminhões de serviço
pesado, trailers e ônibus decidiu instalar um sistema de acabamento automático em sua linha de produção,
foi verificado que o sistema deveria ser muito flexível e possuir um tempo de ciclo rápido. Mais de 300
peças de diferentes estilos são randomicamente produzidas, portanto um processo de lote não era viável.
E, o tempo de ciclo para cada peça era de 15 segundos.
Inicialmente, alguns desafios deveriam ser enfocados antes de se iniciar o projeto do sistema. Além de
acomodar vários diferentes estilos de peças, o sistema deveria incorporar a identificação automática de
peças, limpeza, aquecimento, manuseio de material, posicionamento de pistola de pintura automática,
secagem e um complexo sistema de controle. A Nutro, então, projetou e fabricou um sistema que atendesse
estes desafios e requisitos.
No inicio do processo, os tambores de freio passam por uma lavadora de 2 estágios, onde são limpos; Um
protetor contra corrosão é aplicado, então é utilizado um soprador regenerativo para ajudar a secar as
peças antes da pintura. A identificação da peça é informada para a linha de pintura, automaticamente,
através de uma leitora de código de barra, localizada
após a estação de inspeção. Com este número da
peça, todas as dimensões do tambor são
transferidas para o programa de controle do sistema
de pintura. Estas especificações incluem altura,
diâmetro piloto e número da peça.
Os tambores são, então, separados nas esteiras
transportadoras, com centros de 24 polegadas, antes de entrarem no forno de pré-aquecimento. O
forno serve a dois propósitos. O primeiro é garantir
que o tambor esteja completamente seco; O
segundo é para pré-aquecer a peça acima de 43°C
O pré-aquecimento possibilita a tinta secar
rapidamente enquanto o fluxo de filme é dirigido para
cobrir o perfil bruto do fundido, sem respingos. Os
tambores saem do forno a uma temperatura de 43°C
e vão para uma estação de centragem. Uma vez
centrada, a altura do tambor é informada à estação
de carga, servo controlada, e uma garra é abaixada
até o furo piloto do tambor. Então a garra se abre e
o tambor é içado e levado para a estação de
revestimento.
Na estação de revestimento um prendedor, servo
controlado, se expande para o diâmetro da peça e
o tambor é abaixado no prendedor. Uma vez no
lugar, as pistolas de pintura automaticamente se
movem para as posições, e as pistolas selecionadas
têm seus gatilhos acionados pelo tempo
programado de “spray” .
Quando o ciclo de “spray”está completo, o tambor
é transferido para uma estação de descarga, servo
controlada, onde uma garra é abaixada através do
furo piloto do tambor. A garra se abre e o tambor é
içado e movido para a esteira do túnel de secagem.
O tambor passa através do túnel de secagem a ar,
onde a peça é seca antes do sistema automático
de paletização.
Linha Plana para Revestimento a Pó
Trabalhando com Pastilhas de Freios de Pista Simples ou
Múltiplas Pistas na mesma Linha de Revestimento
Uma esteira transportadora de correia plana é o ideal para muitas aplicações de revestimento de pastilhas de freios. A superfície plana
pode acomodar uma larga faixa de tamanhos de peças sem prendedores de peças ou dispositivos. A linha plana, também, serve
como máscara para o lado de fricção da pastilha de freio. Esteiras separadas são requeridas para linhas de revestimento e cura,
portanto nenhum pó residual da esteira de revestimento é transferido para a linha de cura.
Solucionando o Problema de Transferência
Um dos maiores fornecedores de freios dos Estados Unidos da América precisava de ajuda em um sistema de pintura de peça para
freio, que estava sendo fornecido por um terceiro. A empresa envolvida com o projeto do sistema não podia desenvolver um processo
de transferência de peças para pequenas pastilhas de freios. Desafiados a solucionar este problema específico, a Nutro rapidamente
desenvolveu um mecanismo que podia transferir peças de 51 mm de comprimento entre as linhas de revestimento e cura.
Descobrindo um Novo Segmento
A capacidade para transferir pequenas peças deu à Nutro uma vantagem para o desenvolvimento de um sistema completo de esteira
transportadora e cura para um fabricante líder em pastilhas de freio. Este sistema de transferência apresentou ainda mais um desafio:
o cliente queria a linha para revestir e curar pastilhas de freio para motocicletas e carros ferroviários, e tudo na mesma linha.
O sistema de linha plana possui uma correia de composto sintético com faixas condutoras embutidas para aterrar as pastilhas de freio
para que o pó carregado seja atraído para a peça. Projetada para revestir 1.200 peças por hora, a correia de 36 polegadas de largura
tem 6 pistas condutoras, permitindo a transferência de grandes quantidades de peças. A correia passa através da cabina de pintura,
que possui um sistema de recuperação com coletor tipo cartucho. A cabina possui uma alavanca de polipropileno não condutivo com
portas de acesso para facilitar os ajustes do equipamento dentro da cabine. As pistolas de pintura – presas a um oscilador na parte
superior da cabina - se movem para frente e para trás através da correia.
A Nutro desenvolveu um mecanismo de transferência de pequenas peças para movimenta-las da esteira de revestimento a pó para
a linha de cura. O sistema de cura inclui um forno de cura híbrido de 2 estágios, com um forno elétrico infravermelho de alta intensidade
para elevar a temperatura rapidamente, e um forno de convecção, de recirculação de gás, para manter a peça na temperatura de cura
do pó. Após a peça estar curada, ela passa através de um túnel de resfriamento a ar de alta velocidade, para que a peça possa ser
retirada por um operador.
Uma nova Linha de Pastilha de Freio Necessita de um Enfoque
no Processo Todo
A compra de uma linha de pintura raramente é uma decisão isolada. Normalmente, novos programas de fabricação envolvem vários
processos antes e após a pintura. Os melhores projetos começam com a visão total do negócio.
As linhas de revestimento de pastilhas de freio geralmente possuem outras operações, tais como jateamento e retífica, dentro da planta.
Para um novo sistema, o cliente deseja receber da Nutro uma célula de produção “lean” que produza a pastilha de freio desde o inicio até
o acabamento, sem intervenção do operador.
O processo de acabamento começa com as pastilhas não revestidas sendo
carregadas em quatro magazines automáticos que alimentam uma fila única,
em uma esteira de linha plana. Assim que as pastilhas não metálicas vão para
dentro da cabina de pintura a pó Nordson Model 902, uma haste condutora faz
contato com a peça para criar uma atração eletrostática necessária para o
revestimento a pó. Uma pistola de pintura tribo, estacionária, de múltiplos bicos,
é utilizada para proporcionar a máxima cobertura.
Imediatamente após o revestimento, um sistema de transferência retira a peça
para fora da esteira de revestimento a pó e a leva para o transportador de
transferência, sem permitir que excesso de pó se acumule na superfície de
fricção da pastilha. O excesso cai em um reservatório, para recuperação. Depois,
as peças vão para uma estação onde uma unidade de coleta e posicionamento
apanha cada pastilha, girando-a em 90 graus, e colocando-a em uma esteira
de linha plana. Dependendo da pré-programação das partes, até 6 filas de
peças podem ser movidas através do forno de cura de convecção a gás e
resfriados no túnel, na correia transportadora. Aumentando a quantidade das
peças que passam no forno se reduz o espaço de fábrica necessário.