DIREITOS AUTORAIS
O material contido neste documento é parte integrante do livro
A METALURGIA DO PÓ: alternativa econômica com menor impacto ambiental
Autor: Grupo Setorial de Metalurgia do Pó
Editora: METALLUM EVENTOS TÉCNICOS E CIENTÍFICOS
I.S.B.N.: 978-85-62404-00-9
Edição: 1ª Ed. / 2009; Idioma: Português; País de Origem: Brasil
Seu conteúdo apresenta 15 estudos de casos de conversão para material
sinterizado e poderá ser reproduzido parcialmente ou totalmente, ser utilizado na
elaboração de outra obra, ser utilizado em trabalhos acadêmicos ou profissionais,
apresentações eletrônicas, web sites ou qualquer outro meio de divulgação ou
formato de mídia, desde que a obra original seja referenciada como fonte da
informação, assim como o site www.metalurgiadopo.com.br.
Os casos apresentados devem ser considerados apenas como referência. As
especificações corretas para o desenvolvimento de um novo produto só poderão
ser definidas por uma empresa ou profissional capacitado, mediante o estudo da
aplicação do componente a ser desenvolvido.
ESTE MATERIAL NÃO PODERÁ SER ASSOCIADO A EMPRESAS QUE NÃO SEJAM
PARTICIPANTES DO GRUPO SETORIAL DE METALURGIA DO PÓ.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
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ESTUDOS DE CASOS
Nas páginas a seguir são exemplificados vários casos de conversão de peças
estruturais para o sinterizado. São peças que eram antes fabricadas por outros processos
tais como usinagem, fundição, microfusão, forjamento, estampagem, trefilação ou
laminação, dentre outros. São apresentadas também as vantagens obtidas em cada uma
das conversões.
De forma resumida, os benefícios obtidos nestas conversões foram:
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Melhora no desempenho do produto final
Maior precisão dimensional
Melhora da resistência mecânica
Melhora das propriedades tribológicas
Propriedades autolubrificantes
Eliminação de processos poluentes
Redução de custo
Redução do ruído
Redução do número de etapas de fabricação
Redução do número de componentes na peça
Redução do lead-time de fabricação
Redução do peso final
As possibilidades de ganho são infinitas. Dependem da criatividade e proatividade
de cada profissional envolvido na fabricação do produto.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 1: Anel para freio ABS
Aplicação:
Automobilística - Sistema de freio ABS.
Projeto original:
Material: aço SAE 1020
Peça fabricada a partir de dois componentes estampados.
Processo: estampagem, montagem com rebites, usinagem e cromatização.
Conversão para o sinterizado:
Material: aço sinterizado DIN D35
Processo: Compactação, sinterização, usinagem, rebarbação, ferrox e zincagem.
Comentários:
Vantagens em redução de peso e melhor precisão dimensional, importante na
montagem do conjunto.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 2: Anel sincronizador
Aplicação:
Automobilística - Caixa de transmissão.
Projeto original:
Material: latão
Processo: forjado e usinado (2 operações).
Conversão para o sinterizado:
Material: aço sinterizado MPIF FN-0208-35
Processo: compactação, pré-sinterização, recompactação, sinterização, usinagem
(1 operação) e carbonitretação.
Comentários:
Vantagem no aumento da resistência mecânica do componente.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 3: Tampa da polia
Aplicação:
Automobilística - Tampa da polia do alternador
Projeto original:
Material: aço SAE 1020.
Peça fabricada a partir de dois componentes usinados.
Processo: porca – usinagem (2 operações), recartilhagem.
corpo – usinagem (5 operações), montagem da porca por interferência.
Conversão para o sinterizado:
Material: aço sinterizado MPIF F-0005-20
Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação) e ferrox.
Comentários:
O componente foi reprojetado para adaptação ao sinterizado.
Originalmente feito em duas peças e com várias operações de usinagem, em
sinterizado é feito em uma só peça com ganho da operação de montagem e da qualidade
do conjunto.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 4: Arruela suporte
Aplicação:
Automobilística – Amortecedor de suspensão.
Projeto original:
Material: aço ABNT 12L14
Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra.
Conversão para o sinterizado:
Material: aço sinterizado MPIF F-0005-15
Processo: compactação, sinterização, usinagem (1 operação), ferrox.
Comentários:
Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem
antes da montagem da peça.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 5: Porca da haste
Aplicação:
Automobilística – Amortecedor de suspensão.
Projeto original:
Material: aço ABNT 12L14
Processo: usinagem em 4 operações a partir de barra sextavada.
Conversão para o sinterizado:
Material: aço sinterizado MPIF F-0005-15
Processo: compactação, sinterização, calibração, rosqueamento e ferrox.
Comentários:
Vantagens na maior precisão dimensional e eliminação da operação de lavagem
antes da montagem da peça.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 6: Engrenagem
Aplicação:
Automobilística - Engrenagem
Projeto original:
- Chapa estampada: Estampado, cromatizado.
- Aço trefilado: Trefilado, usinado, cementado e tratado térmicamente.
As duas peças são montadas por interferência.
Conversão para o sinterizado:
Aço sinterizado MPIF FC-0205-35
Compactado e sinterizado.
Comentários:
A peça original passava por várias etapas de fabricação.
1- Material trefilado: Barras de 3 metros de comprimento com o formato dos
dentes da engrenagem. A barra era colocada em torno automático que usinavam o furo
central e o rebaixo necessário para a montagem na peça estampada. Posteriormente
passava por uma etapa de cementação e tratamento térmico.
2- Material estampado: Executado pelo cliente em prensas de estamparia e
enviado para zincagem.
As peças eram posteriormente montadas em uma prensa. O resultado era uma
peça com baixa precisão dimensional que encurtava a vida do produto final. A montagem
entre as peças apresentava falhas, não suportando o torque exigido para aplicação.
A peça sinterizada é um monocomponente cujo material possui 0,5% de carbono.
Mesmo sem o tratamento térmico a peça dobrou a vida útil do produto final.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 7: Pino Guia
Aplicação:
Automobilística – Caixa de mudança (Câmbio)
Projeto original:
Perfil de Aço
Laminado, conformado, usinado e tratado termicamente.
Conversão para o sinterizado:
Compactado e sinterizado com tratamento térmico simultâneo (sinterhardening).
Comentários:
02 etapas de processo reduzidas na conversão do material original para o
sinterizado.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 8: Núcleo magnético
Aplicação:
Automobilística - Solenóide de motor de partida
Projeto original:
Aço
Conformado a frio e usinado.
Conversão para o sinterizado:
MPIF-FY4500, compactado e sinterizado.
Comentários:
Material original era fabricado em 05 etapas: corte da barra de aço em forma de
bolacha, recobrimento com estearato, conformação a frio do cubo, recozimento
completo, estampagem dos rasgos, acabamento por usinagem do diâmetro do cubo e do
diâmetro central, e recozimento final para recristalizar a microestrutura e recuperar as
propriedades magnéticas. Material sinterizado reduziu o processo para 02 etapas.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 9: Blank de Rotor
Aplicação:
Automobilística - Bomba de direção hidráulica.
Projeto original:
Aço
Torneado, brochado, tratado termicamente, serrado/retificado (10 canais), e
retificado nas faces.
Conversão para o sinterizado:
MPIF-FLC4608, compactado, sinterizado
termicamente (sinterhardening), e retificado.
e
simultaneamente
tratado
Comentários:
Fluxo de processo reduzido de 06 etapas para 03 etapas, além do fato de todos os
rasgos e o entalhado serem gerados simultaneamente na etapa de compactação do
sinterizado.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 10: Flange
Aplicação:
Ferramenta elétrica – Serra mármore
Projeto original:
Aço
Torneado, furado, rosqueado e galvanizado.
Conversão para o sinterizado:
Compactado, sinterizado, e ferroxidado.
Comentários:
Projeto da peça foi completamente modificado resultando na eliminação do
rosqueado central e furos satélites, e mudando-se o sistema de fixação no conjunto. Isto
resultou em forte redução de custo.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 11: Borrifador de Óleo
Aplicação:
Automobilística – Motor diesel, refrigeração de pistão
Projeto original:
Aço
Corpo fabricado com perfil cortado, usinado, furado.
Conversão para o sinterizado:
MPIF-FC0208, corpo moldado, sinterizado e ferroxidado.
Comentários:
Foram eliminadas 03 operações de usinagem do corpo.
(montagem do tubo e brazagem) foram mantidas.
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Demais operações
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 12: Capa de Mancal
Aplicação:
Automobilística - Capa de mancal de eixo de comando, motor diesel.
Projeto original:
Ferro fundido
Usinado, cortado, furado, colocado buchas de localização.
Conversão para o sinterizado:
MPIF-FC0208 compactado, sinterizado e dividido por fratura.
Comentários:
O sinterizado já é compactado com os furos de montagem. Passa depois por uma
etapa de fratura que acaba por dispensar o uso de buchas localizadoras e torna-se um
poka-yoke de montagem.
Esta peça ganhou um premio de design da MPIF em 2006.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 13: Garfo de engate de 3a/4a velocidades
Aplicação:
Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio).
Projeto original:
Ferro fundido.
Usinado, tratado termicamente e polímero injetado nas sapatas.
Conversão para o sinterizado:
Aço sinterizado DIN 30910 Sint D39
Compactado, sinterizado, calibrado, usinado, tratado termicamente e polímero
montado nas sapatas.
Comentários:
Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor
variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas.
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A Metalurgia do Pó – alternativa econômica com menor impacto ambiental
Caso 14: Garfo de engate de reverso
Aplicação:
Automobilística - Caixa de mudanças (câmbio).
Projeto original:
Ferro fundido.
Usinado.
Conversão para o sinterizado:
Aço sinterizado DIN 30910 Sint D39
Compactado, sinterizado, calibrado, usinado.
Comentários:
Redução de custo em função da eliminação de operações de usinagem. Menor
variabilidade das propriedades mecânicas e tribológicas.
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Capítulo 11 – Estudos de Casos
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Caso 15: Polia de eixo comando
Aplicação:
Automobilística – Motor diesel.
Projeto original:
Polia em aço estampado e repuxado.
Cubo em aço estampado.
Montagem com parafusos.
Conversão para o sinterizado:
Aço sinterizado DIN 30910 Sint D10
Compactado, sinterizado, calibrado, usinado.
Comentários:
Redução de custo em função da unificação em uma única peça, eliminando
componentes e operação de montagem. Maior precisão dimensional e acabamento
superficial, com melhoria do desempenho e aumento da vida.
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