MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL

Apresentação em tema: "MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL"— Transcrição da apresentação:

1 MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL
EXTRUSÃO ALUNOS: ROSINEI DA SILVA EMILIO COELHO FERANANDO SARRUFF MURILO GUIMARÃES HUGO AYUPP JOÃO PAULO VELOSO VICTOR ALTAF Professor Leandro

2 MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL - Extrusão
INDICE Definições e Aplicações; Tipos de Extrusão: Direta, Lateral e Hidrostática; Extrusão a Quente e Frio, Vantagens e Desvantagens; Extrusão de Polímeros Extrusão por impactos e Defeitos de Extrusão Extrusão de Alimentos

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Definição: Extrusão é um processo de conformação mecânica que consiste na compressão de um cilindro sólido, por exemplo, de metal alumínio, chamado de Tarugo ou Billet, de encontro a um orifício existente em uma matriz (molde ou ferramenta), com o intuito de fazer o material fluir por esse orifício e formar um perfil extrusado, sob o efeito de altas pressões e elevadas temperaturas de trabalho. Na extrusão o material é forçado através de uma matriz, de forma similar ao aperto de um tubo de pasta de dentes

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Características: Todo o processo de extrusão ocorre com o metal no estado sólido, diferente do processo de Injeção onde o metal está no estado líquido; Devido aos enormes esforços que o metal sofre durante a extrusão as suas características metalúrgicas (estrutura, tamanho de grão, resistência, etc.) são alteradas e comprimidas, por exemplo, ocorre uma diminuição do tanto de grão e um alongamento dos mesmos, aumentado a resistência mecânica após o tratamento térmico das peças; O processo de extrusão foi iniciado no final do século 19, ou seja, é um processo muito novo. A extrusão do metal chumbo iniciou as pesquisas definitivas referentes ao processo e, durante a segunda guerra mundial, a extrusão foi determinante para a fabricação de equipamentos militares na indústria aeronáutica.

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Formas Em geral a configuração das formas, chamadas de matrizes de extrusão, é transversal e vazada, mas também pode ser cheia. Em função de sua construção sólida e resistente, a geometria da matriz não se altera pelo uso contínuo, tendo assim uma vida útil longa. Os produtos extrudidos tem secção transversal constante com dimensões bastante precisas, podendo no caso de peças compridas serem cortadas ou fatiadas de acordo com a necessidade de uso.

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Aplicações: Indústria de Construção Civil (Portas, Janelas, Aberturas, dentre outras); Indústria Automotiva (Caminhões, Ônibus, Carretinhas, dentre outros), Indústria Moveleira (Mesas, Cadeiras de Praia, Armários, Portas, dentre outros), Indústria Eletro-Eletrônica (Trocadores de Calor, Fios e Cabos), Indústria Metal-Mecânica (Barras em formatos maciços para a usinagem de peças diversas), na Indústria Naval (Estrutura para Barcos, Mastros, etc.), Indústria Aeronáutica (peças de avião, suporte de poltronas, etc.), Indústria Armamentos (peças variadas de armas, corpo de pistolas, etc.),

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Outras Aplicações: Indústria de Alimentos é um bom exemplo disso. Na indústria de Alimentos pode-se encontrar massas de diversos tipos de foram produzidas por extrusão, sem falar em ração para animais domésticos, comida para cães, gatos, peixes e coelhos, dentre muitos outros. Na Indústria de Plásticos, onde um excelente exemplo de produto confeccionado por extrusão são os Forros de Isolamento Térmico em PVC, muito comum hoje em dia, bem como perfis para janelas e portas em PVC, dentre muitos outros.

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TIPOS DE EXTRUSÃO Existem alguns tipos de extrusão de metais: Extrusão Direta Extrusão Indireta ou Inversa Extrusão Lateral Extrusão Hidrostática

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Extrusão Direta: No processo básico, denominado direto um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e forçado através de uma abertura de matriz através de um pistão hidráulico. A abertura da matriz pode ser circular ou de outro formato.

11 MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL – Extrusão Direta

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Extrusão Indireta ou Inversa: A matriz se desloca na direção do tarugo.

13 MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL – Extrusão Indireta

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Extrusão Lateral: O material do tarugo é forçado através de abertura lateral da câmara. Os eixos do punção e da peça têm diferentes direções (ângulo reto).

15 MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL – Extrusão Lateral

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Extrusão Hidrostática: O diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro da câmara, que é preenchida por um fluido. A pressão é transmitida ao tarugo através de um pistão. Não há fricção nas paredes da câmara.

17 MATERIAL DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL – Extrusão Hidrostática

18 Extrusão a Quente e a Frio
Dependo da ductilidade do material a extrudar o processo pode ser feito a frio ou a quente. O produto é essencialmente uma peça semi-acabada. EXTRUSÃO A QUENTE É feita em temperatura elevada para ligas que não tenham suficiente ductilidade a temperatura ambiente, de forma a reduzir as forças necessárias.

19 Extrusão a Quente e a Frio
O desgaste da matriz é excessivo. O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não-uniformes. O tarugo aquecido é coberto por filme de óxido que pode gerar um produto de pobre acabamento

20 Extrusão a Quente e a Frio
Algumas medidas preventivas que podem sanar ou diminuir o efeito dos problemas mencionados: Para reduzir o efeito de esfriamento e prolongar a vida da ferramenta, a matriz pode ser pré-aquecida. Para melhorar o acabamento superficial, a camada de óxido é removida através do uso de uma placa.

21 Campo de temperaturas para extrusão de vários metais:

22 EXTRUSÃO A FRIO Desenvolvida nos anos 40 é o processo que combina operações de extrusão direta, indireta e forjamento. O processo foi aceito na indústria particularmente para ferramentas e componentes de automóveis, motocicletas, bicicletas, acessórios e equipamento agrícola.   O processo usa tarugos cortados de barras laminadas, fios ou chapas.Os tarugos menores que 40 mm de diâmetro são cisalhados e tem suas bordas ajustadas por retificação. Diâmetros maiores são usinados a partir de barras, com comprimentos específicos.   Embora componentes extrudados a frio sejam em geral mais leves, fabricam-se componentes de até 45 kg e com comprimentos de até 2m

23 Vantagens em relação à extrusão a quente:
Melhores propriedades mecânicas resultantes do encruamento. Controle das tolerâncias, requerendo pouca ou nenhuma operação posterior de acabamento. Melhor acabamento superficial. Eliminação do pré-aquecimento do tarugo. Taxas de produção e custos competitivos com outros métodos. Algumas máquinas são capazes de produzir mais de 2000 partes por hora.

24 Desvantagens A magnitude da tensão no ferramental de extrusão é muito alta, especialmente para trabalhar peças de aço.

25 Extrusão a Quente e a Frio
A força de cisalhamento é função da temperatura, pois quanto maior for a temperatura, menor será a força de cisalhamento. Quanto menor for a temperatura mais força será necessário para cisalhar o metal, mais sofrerá a prensa e a matriz, no entanto, melhores serão as características do metal.

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Extrusão por impacto É similar a extrusão indireta e freqüentemente incluída na categoria da extrusão a frio. O punção desce rapidamente sobre o tarugo que é extrusado para trás. A extrusão por impacto é empregada na produção de peças com pequenos comprimentos e de formato oco. Exemplos de produtos incluem os tubos de pastas e assemelhados que são peças descartáveis; A maioria dos metais não ferrosos podem ser extrusados por impacto, usando-se prensas verticais e taxas de produção de até duas peças por segundo; O processo permite produzir seções tubulares de paredes muito finas (relações de diâmetro / espessura da ordem de 0,005) Por esta razão a simetria da peça e concentricidade do punção são fatores importantes.

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Extrusão de Tubos Na extrusão de tubos um mandril é preso à extremidade do êmbolo, de modo a conformar o diâmetro interno do tubo. As dimensões da parede do tubo são determinadas pela folga entre o mandril e o orifício da matriz.

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Extrusão de Tubos

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Defeitos da Extrusão Dependendo das condições e do material extrusado podem ocorrer vários tipos de defeitos, que afetam a resistência e qualidade do produto final; Os principais defeitos são: Trinca Superficial; Cachimbo; Trinca Interna.

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Trinca Superficial Ocorre quando a temperatura ou a velocidade é muito alta. Estas causam um aumento significativo da temperatura da superfície, causando trincas e rasgos; Os defeitos são intergranulares. Ocorrem especialmente em ligas de alumínio, magnésio e zinco, embora possam ocorrer em ligas de alta temperatura; Podem ser evitados reduzindo-se a velocidade de extrusão e diminuindo a temperatura do tarugo.

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Cachimbo Cachimbo (ou rabo de peixe) é o tipo de padrão de fluxo do metal a arrastar óxidos e impurezas superficiais para o centro do tarugo, como num funil; O defeito pode se estender até um terço do comprimento da parte extrusada e deve ser eliminado por corte; O defeito pode ser minimizado alterando-se o padrão de fluxo para um comportamento mais uniforme, controlando a fricção e minimizando os gradientes de temperatura; Alternativamente o tarugo pode ser usinado ou tratado quimicamente antes da extrusão, removendo-se as impurezas superficiais.

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Trinca Interna O centro do tarugo pode desenvolver fissuras que são conhecidas como trincas centrais, fratura tipo ponta de flecha ou chevron; O defeito é atribuído à tensão hidrostática de tração na linha central, similar à situação da região de estricção em um corpo em ensaio de tração. A tendência à formação de fissuras centrais aumenta com o crescimento da fricção e da relação de extrusão; Este tipo de defeito também aparece na extrusão de tubos.

34 EXTRUSAO DE POLIMEROS A extrusão é o coração de muitos processos diferentes que convertem os polímeros em produtos acabados. Em qualquer situação que se tenha extrusão de polímeros é importante que a extrusora forneça um fluxo consistente e homogêneo de polímero fundido à matriz de formação. Os materiais plásticos são misturados conforme o produto final a ser fabricado, e colocados na extrusora que irá empurrá-los até a matriz de extrusão.

35 EXTRUSAO DE POLIMEROS matéria-prima: PEBD – Características:
boa processabilidade e excelentes propriedades óticas; é aconselhável que utilize dois aditivos, o antibloqueio e o deslizante; é utilizado em processos de empacotamento automático (grãos, siderurgia).

36 EXTRUSAO DE POLIMEROS matéria-prima: PEBDL - Características:
- filmes com boas propriedades mecânicas (resistência e elasticidade); é aconselhável que utilize os mesmos aditivos do PEBD e ainda algum auxiliar de processo; utilizado em processos de empacotamento de papel higiênico, empacotamento de leite, plásticos descartáveis e sacolas promocionais de uso geral.

37 EXTRUSAO DE POLIMEROS matéria-prima: PEAD – Características:
excelente processabilidade e confere ao filme obtido elevadas resistências à tração, ao rasgo, à perfuração e ao impacto além de ótima soldabilidade; dispensa a incorporação de PEBDL; utilizado em sacolas de alças flexíveis, sacos em geral, bobinas picotadas, sacos de cesta básica.

38 TIPOS DE EXTRUSAO FILMES E PELÍCULAS
- Produto leve com grande maleabilidade; - Encontra-se em varias cores ou lisos e até estampados;

39 TIPOS DE EXTRUSAO SOPRO fabricação de garrafas, copos e recipientes;
o polímero fundido é expulso de uma fenda onde está o molde do recipiente a ser utilizado; um fluxo de ar já dimensionado é 'soprado' para dentro do molde fechado, fazendo com que o polímero assuma a forma;

40 TIPOS DE EXTRUSAO INJEÇAO
- utilizado para fabricação de recipientes de armazenagem líquida e para objetos em geral; é uma moldagem onde o material é fluidificado por aquecimento e a seguir injetado num molde; as pressões aplicadas neste processo podem variar de 345 a 1380 bars; este processo permite produzir peças com grande precisão, com tolerâncias de medidas muito pequenas.

41 A EXTRUSORA

42 A EXTRUSORA

43 Extrusão de Alimentos Durante o processo de extrusão ocorre o, cozimento, fricção molecular, mistura, esterilização e secagem da matéria-prima, reestruturando-a para criar novas texturas e formatos.

44 Extrusão de Alimentos Os extrusores de cozimento são hoje em dia amplamente utilizados na produção de uma grande variedade de alimentos pré-cozidos destinados à alimentação humana, tais como: produção de farinhas pré-gelatinizadas de cereais, como o milho, arroz, trigo, mandioca, batata, produção de snacks, cereais pré-cozidos, proteína vegetal,pó para alimentos instantâneos, etc.

45 Extrusão de Alimentos Pelo fato de ser um processo de alta temperatura e curto tempo de residência, as perdas dos nutrientes são menores e o cozimento melhora a digestibilidade do produto, devido à desnaturação das proteínas

46 Extrusão para a fabricação de alimentos para animais
A extrusão é o processo ideal para fazer ração para animais de estimação. A proporcionalidade altamente exata e o processamento suave garantem rações de alta qualidade em todas as ocasiões

47 Vantagens do Processo Alta qualidade e uniformidade dos produtos
Versatilidade: pode-se produzir ampla variedade de produtos, mudando poucos ingredientes e as condições de operação do extrusor Custos reduzidos: o processo tem baixos custos e alta produtividade em relação a outros processos de cocção. Alta velocidade de produção Automação de processo, reduzindo mão de obra