São Paulo, 27 de outubro de 2020

ARTIGOS

11 de agosto de 2020

As Ferramentarias Brasileiras e seus Procedimentos

Editoria Serrametal

Créditos: Engenharia: Thiago Cortiz | Marketing: Karina França | Direção: Renata Brandolin

Alguns setores que as ferramentarias brasileiras mais atuam e quais os principais processos.

Ferramentarias, um dos principais setores da indústria brasileira, são as bases para a produção não apenas para o setor automobilístico, mas para muitos outros, tais como plásticos, alumínio, metais em geral, etc.

Nas ferramentarias são produzidas as mais diversas peças, matrizes, punções, dispositivos, moldes e produzem todos os tipos de objetos, desde os mais usuais, do nosso dia a dia, até aqueles com maior valor agregado com características mais ímpares.

Tradicionalmente, as ferramentarias trabalham a partir de desenhos de engenharia desenvolvidos pelos fabricantes de ferramentas, engenheiros ou tecnólogos. Os fabricantes de ferramentas definem o design da matéria-prima (geralmente metal) e, em seguida, cortam-no no tamanho e forma usando máquinas-ferramentas controladas manualmente (como tornos, fresadoras, retificadoras e outros possíveis processos), ferramentas elétricas (como trituradoras e ferramentas rotativas) e ferramentas manuais (como limas e pedras de afiar).

Os engenheiros de fabricação e os fabricantes de ferramentas e matrizes geralmente trabalham juntos como uma equipe de engenharia de fabricação. Durante o século XIX e partes anteriores do século XX, fabricantes de ferramentas e engenheiros eram a mesma pessoa, somente após a Segunda Guerra Mundial que a engenharia se tornou uma profissão regulamentada, definida exclusivamente por um diploma de engenharia de uma universidade ou faculdade. Ambas as carreiras exigem algum nível de talento nas áreas artística / artesanal / criativa e nas áreas de matemática e ciências [1].

Desde o advento da computação nas áreas de fabricação (incluindo CNC, CAD, CAM e outras tecnologias auxiliadas por computadores), os fabricantes de ferramentas e matrizes têm cada vez mais adicionado habilidades de TI ao seu trabalho diário. Os fabricantes de ferramentas e matrizes de hoje geralmente precisam ter todas as habilidades tradicionais e habilidades digitais substanciais. Esses requisitos formidáveis ​​tornam o campo difícil de dominar.

Fabricantes de Moldes para plástico

A moldagem por injeção de plástico é um processo de fabricação para produzir peças injetando material fundido em um molde. A moldagem por injeção pode ser realizada com vários materiais, incluindo principalmente metais (para os quais o processo é chamado de fundição sob pressão), vidros, elastômeros, confecções e os polímeros termoplásticos e termoendurecidos mais comuns [2].

O material da peça é alimentado em um barril aquecido, misturado (usando um parafuso de formato helicoidal) e injetado em uma cavidade do molde, onde esfria e endurece a configuração da cavidade.

Depois que um produto é projetado, geralmente por um projetista industrial ou um engenheiro, os moldes são feitos por um fabricante de moldes (ou fabricantes de ferramentas) de metal, geralmente aço ou alumínio, e usinados com precisão para formar as características da parte desejada [1].

A moldagem por injeção é amplamente utilizada na fabricação de uma variedade de peças, dos menores componentes aos painéis da carroceria de carros. Os avanços na tecnologia de impressão 3D, usando fotopolímeros que não derretem durante a moldagem por injeção de alguns termoplásticos de temperatura mais baixa, podem ser usados ​​para alguns moldes de injeção simples.

As peças a serem moldadas por injeção devem ser projetadas com muito cuidado para facilitar o processo de moldagem; o material usado para a peça, a forma e as características desejadas da peça, o material do molde e as propriedades da máquina de moldar devem ser levados em consideração [1].

A versatilidade da moldagem por injeção é facilitada por essa variedade de considerações e possibilidades de projeto.

A indústria do plástico se desenvolve acompanhando a indústria petroquímica, e as ferramentarias que produzem as ferramentas e moldes para as peças poliméricas acompanham esse desenvolvimento ao longo dos anos [3]. Para cada produto, um tipo de processo é aplicado ao polímero, assim como a ferramenta utilizada, por exemplo, para processos como: Injeção, rotomoldagem, transformação a vácuo, extrusão, e a combinação de processos.

Dentro das ferramentarias, é recebido o projeto de um cliente, muitas vezes já indicando o aço para a ferramenta, tais como: AISI P20, Toolox 33, Toolox 44, AISI H13 ESR, AISI 420, entre outros. Então a ferramenta é produzida a partir da usinagem do material, tratamento térmico, e finalização, muitas vezes com algum tipo de tratamento superficial.

Muitas empresas, além de fabricarem a ferramenta para a produção do produto, o fabricam de fato. Por exemplo, uma empresa contrata outra empresa para que esta faça a ferramenta de injeção e injete o material, retirando apenas o produto final e fornecendo o projeto para tal. Já outras empresas possuem Ferramentaria própria e apenas compram o aço ferramenta para a produção de seus moldes.

Um futuro para as ferramentarias de moldes para plástico é o desenvolvimento e especialização em impressora 3D, sendo este um mercado muito promissor, que pode suprir algumas necessidades do mercado atual.

Outro ponto que se deve ter certa atenção, para as ferramentarias brasileiras que produzem ferramentas, é a importação de moldes da Ásia, principalmente da China. Produtos importados da China podem, ou não, apresentar boa qualidade, assim como os produtos nacionais, tudo depende do preço a ser pago. Dependendo da qualidade desejada e o valor do dólar, entre outros fatores, pode ou não ser uma vantagem.

Uma grande vantagem que tem se desenvolvido aqui no Brasil, para as empresas que fabricam os moldes, são os aços já tratados. Estes aços apresentam boa usinabilidade e vantagem que tem uma etapa de processo a menos: o tratamento térmico. O principal aço pré-tratado aqui no Brasil é o Toolox 33. Na Europa este aço já é comum para as ferramentarias, e a maior parte delas já o utiliza.

Fabricantes de Matrizes para estamparia

Uma matriz de estampagem é uma ferramenta especiais de precisão única que corta e forma chapas metálicas na forma ou perfil desejado. As seções de corte e conformação da matriz são tipicamente feitas de aços especiais, como AISI D2, D6, O1, Toolox. As matrizes também podem conter seções de corte e conformação feitas de metal duro ou vários outros materiais duros e resistentes ao desgaste.

A estampagem é, em geral, uma operação de conformação a frio, o que significa que nenhum calor é introduzido intencionalmente na matriz ou no material da chapa. No entanto, como o calor é gerado pelo atrito durante o processo de corte e conformação, as peças estampadas geralmente deixam as matrizes muito quentes.

Para os fabricantes de ferramentas para estamparia, são fabricadas ferramentas para corte, repuxo e conformação em geral, principalmente de chapas de aço ou alumínio, mas também para outros materiais.

Estes setores para estamparia, junto com os fabricantes de moldes para plásticos, são chaves no mercado brasileiro. O setor automotivo influencia diretamente nestas ferramentarias. A ABINFER– Associação Brasileira da Indústria de Ferramentais é uma das associações que contribuem para o crescimento deste setor também, contribuindo com aços que geram muitos empregos todo ano.

Dentro das diversas ferramentas, o processo de produção é basicamente o mesmo. Primeiro o projetista cria o projeto (terceirizado ou interno), então é comprado o aço, usinado e enviado ao cliente que solicitou. Caso a Ferramentaria seja dentro da empresa que vai estampar a chapa todo o projeto e fabricação da ferramenta é realizado internamente. As maiorias das empresas terceirizam o processo de tratamento térmico do aço, sendo este uma etapa de processo que pode ser evitada quando utilizado um aço pré-temperado como o Toolox.

Fabricantes de Matrizes para extrusão de Alumínio

O processo de extrusão de Alumínio envolve basicamente um tarugo aquecido que ao passar este por uma matriz da a forma ao produto final. A peça principal nesse processo é a matriz, sendo esta a peça que mais sofre substituição.

Novos materiais sempre são analisados para substituir os aços utilizados convencionalmente, sendo o Toolox um dos aços muito utilizados na Europa pela sua resistência ao desgaste, durabilidade e redução significativa no tempo de fabricação.

O setor que mais utiliza os produtos extrusados é a construção civil. Este setor propicia as ferramentarias uma boa estabilidade, pois é um setor que gera grande renda.

Para o setor automotivo, um desafio para as empresas que, além de fabricarem as ferramentas para extrusão de Alumínio, prever o comportamento do material extrudado junto ao aço da matriz. Novas ligas de Alumínio, assim como materiais nanoestruturados, são tendências no mercado. Estas ligas são de alto desempenho, e fazem uso de pó para serem conformadas. As ferramentas podem ser produzidas por terceiros ou não, assim como o projeto da ferramenta em si.

Fabricantes de Matrizes para Forjaria

 

Forjar é o ato de moldar um pedaço de metal batendo com matrizes abertas ou fechadas. Geralmente é feito quente, a fim de reduzir a força necessária e aumentar a plasticidade do metal.

O forjamento de matriz aberta geralmente é feito martelando uma peça entre duas faces planas. É usado para fazer peças grandes demais para serem formadas em um molde fechado ou nos casos em que apenas algumas peças devem ser feitas e, portanto, o custo de um molde é injustificado.

O forjamento de matriz fechada é a conformação de peças de metal quente dentro das paredes de duas matrizes que se juntam para envolver a peça por todos os lados. O processo começa com uma barra cortada no comprimento necessário para preencher a matriz.

Como formas grandes e complexas e tensões grandes estão envolvidas, várias matrizes podem ser usadas para ir da barra inicial para a forma final. Com matrizes fechadas, as peças podem ser fabricadas com tolerâncias reduzidas, para que seja necessária pouca usinagem de acabamento.

Normalmente são utilizados os aços: AISI H13; Wnr. 1.2714; Toolox 44. Este mercado é normalmente pouco terceirizado, sendo que as ferramentas são normalmente internas. Algumas empresas até possuem o tratamento térmico interno para evitar terceirizar as etapas do processo. Além do tratamento térmico, as empresas também realizam tratamentos superficiais, como nitretação, para aumentar a vida útil das ferramentas.

A peça principal deste setor é o martelo, ao qual deve deformar a peça que será forjada. O martelo, ao longo do tempo se desgasta, sendo que é necessária a manutenção. Isso pode reduzir a espessura do martelo, sendo esta uma espessura mínima. Quando não é mais possível realizar a manutenção do martelo, o mesmo é descartado, sendo produzidas novas peças.

Uma vez que existe a manutenção do martelo, se torna muito vantajoso para as empresas que produzem produtos forjados terem as ferramentarias internamente. Diferente do setor de estamparia, que muitas vezes a Ferramentaria terceirizada é mais vantajoso.

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Referências

[1] “Application Overview: Injection Molding”. Yaskawa America, Inc. Archived from the original on 2006-04-12. Retrieved 2009-02-27.

[2] Merril, Arthur M. (1955). Plastics Technology, Volume 1. Rubber/Automotive Division of Hartman Communications, Incorporated, 1955.

[3] Helman, Hélio  ABIPLAST : há 50 anos transformando a indústria do plástico no Brasil / Hélio Helman. — 1. ed. — São Paulo : Editora Definição, 2017.