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ANUAL PRÁTICOS. a MECAnco Lauro Salles Cunha Engº Marcelo Padovani Graves - SENAI Capítulo 1: Metais ...........cc Certa rsrs 2.13 Capítulo 2: Tratamento Térmico dos Aços-Carbono .....,..... 33 Capítulo 3: Torno Mecânico ........ccc css cascais 85 Capítulo 4: Fresas .........cssccecastnscecacarecsscerrea 185 Capítulo 5: Máquinas CNC. ........ic ces ssst scans stars 251 Capítulo 6: Brochadeiras. ..........ccccsccsersrcenseerro oo 303 Capítulo 7: Brocas ........ccccssanansas eua nasreraracresaa 309 Capítulo 8: Alargadores. ..........cccssiceresciseceraieta 325 Capítulo 9: Machos ..... cennnennericeareeaa Cenas eres 331 Capítulo 10: Roscas. ........cccsrer tecer ran tacar esto A) | Capítulo 11: Rebolos .........cccscssssstasrestris cestas 369 . Capítulo 12: Elementos Práticos de Mecânica ................ 385 Capítulo 13: Ferramentaria ........ cics ccsrererccrcrs vs 9 Capítulo 14: Metrologia. ........ cce ser enerree na 465 Capítulo 15: Matemática Industrial. ..........eceeecer een no 499 Índice 563 Índice das Tabelas s7 Apresentação da edição 2001 As condições atuais do mundo moderno, de intensa evolução, exigem cons- tantemente a reformulação e adequação dos sistemas, programas e a metodiza- ção da formação de mão-de-obra industrial, afora a preocupação constante, como os processos de formação e treinamento, Por isso, a boa acolhida que este livro recebeu estimulou-nos a reescrever algumas partes e a acrescentar outras, em função das novas experiências que o mundo atual exige e das observações dos profissionais da área da metalmecânica e das áreas correlatas. A essência do conteúdo desta obra permanece inalterada: a reunião de informações técnicas e práticas que orientam, facilitam e enriquecem o trabalho do profissional, bem como a necessária atualização e ampliação dos conheci- mentos técnicos do pessoal em trabalho. Quanto às alterações, além de reorganizar os capítulos com o objetivo de facilitar o entendimento na progressão dos conteúdos, houve a inclusão de novas tabelas, contendo normas técnicas atuais, Vale destacar à introdução de um novo capítulo sobre programação de máquinas controladas numericamente por com- putador — CNC, visando, com isto, 0 aprimoramento tecnológico e o despertar das competências para o mundo atual. ] Pretendemos, pois, que as modificações introduzidas nesta edição atinjam seu objetivo: permitir que a obra Manual Prático «lo Mecânico seja um instru- mento de trabalho e capacite de modo responsável seus leitores. Marcelo Padovani Cravenco SENAI Agosto 2001 Prefácio da 1º Edição As condições atuais do mundo modemo, de intensa evolução tecnológica, exigem constantemente a reformulação e adequação dos sistemas, programas e a metodização da formação da mão-de-obra. Na preparação da mão-de-obra in- dustrial, afora a preocupação constante, como os processos de formação € treina- mento, destaca-se a necessidade de existência de livros e publicações técnicas de bom nível para a necessária atualização e ampliação dos conhecimentos técnicos do pessoal em trabalho. Uma das enormes lacunas existentes em nosso país, agravadas sobremancei- ra, tendo em vista o processo de industrialização de nossa atual conjuntura de desenvolvimento industrial, é a quase total ausência de boas publicações edita- das em português. * O livro que prefaciamos enquadra-se perfeitamente num plano geral de atendimento à resolução das deficiências apontadas. Trata-se de obra de excelen- te valor técnico. Seu autor, Prof, Lauro Salles Cunha, com mais de 20 anos de experiência profissional, sobretudo como professor da Escola Senai Roberto Simonsen, apresenta didática e tecnicamente soluções adequadas a grande parte dos problemas usuais no trabalho de mecânica de máquinas operatrizes e traba- lho correlatos. ' Apresentamos, portanto, ao professor Lauro nossas felicitações pelo traba- lho feito. Zeloso, consciente e seguro como em todos os seus inúmeros trabalhos já executados, a obra agora apresentada é mais uma demonstração daquilo que . muito ainda poderá fazer pelo aprimoramento tecnológico de nosso país. Luiz Gonzaga Ferreira — Diretor da Escola SENAI — Roberto Simonsen, Coordenador Regional do Programa Intensivo de Preparação da Mão-de-Obra Industrial do Ministério da Educação e Cultura. — Presidente do Conselho de Representantes da Escola Técnica Federal de São Paulo, Capítulo 1 Metais Normas usadas na classificação dos aços SAE DIN ABNT AISI A encomenda dos aços no comércio, a indicação nos desenhos das peças, nos projetos das máquinas, as referências na usinagem, são feitos, hoje em dia, por prefixos, em lugar do nome por extenso do aço. A adoção destes prefixos substituindo o nome por extenso, veio simplificar o entendimento universal e a interpretação, economizando espaço nos desenhos para uma variedade cada vez mais crescente de tipos de aço. Estes prefixos obedecem a um sistema de classificação cujo conhecimento torna-se necessário para o operador, de hoje, trabalhar, interpretando-os nos desenhos, nos projetos ou nas ordens de execução. As classificações de aços mais conhecidas são: SAE (americana — “Society of Automotive Engineers”) DIN (alemã — “Deutsche Industrie Normen”, “Das Ist Norm”) ABNT (nacional — “Associação Brasileira de Normas Técnicas”) AISI (americana — “American Iron Steel Institute”) Sendo as normas SAE para aços mais usadas em nossa indústria, dedica- mos mais espaço à sua explicação. Como indicar e interpretar as normas SAE e AISI para aço De um modo geral, os prefixos usam 4 números, sendo: DOIS ÚLTIMOS ALGARISMOS (os da direita) para indicar a PORCENTAGEM DE CARBONO 13 14 Manual prático do mecânico DO AÇO, em CENTÉSIMOS, tanto para os aços-carbono, como para os aços especiais ou aços finos. (Porcentagem média.) Assim: SAE-1060; os dois últimos algarismos da direita, isto é, o 60, está indicando que este aço tem 01,50% (60 centésimos %) de carbono. Outros exem- plos: SAE 1144 — aços com 44 centésimos % de carbono SAE 1330 — aços com 30 centésimos % de carbono SAE 4320 — aços com 20 centésimos % de carbono SAE 5115 — aços com 15 centésimos % de carbono Os dois algarismos iniciais indicam a denominação do aço, isto é, se é aço-carbono, aço-manganês, aço-níquel, etc., reservando esta indicação mais ao primeiro número, e ficando ao segundo o papel de dar uma indicação aproxima- da da porcentagem em que o elemento principal (o que dá o nome à liga) entra no aço. Tabela 1.1 Orientação para se interpretar a classificação SAE e AISI para aços Designação | SAE AISI Tipo de aço 10XX € IOXX | Aços-carbono comuns UXX CHXX | Aços de usinagem (ou corte) fácil, com alto 5 13XX I3KX | Aços-manganês com 1,75% de MN 23XKX 23KX | Aços-níquel com 3,5% de Ni 25XX 25KX | Aços-níquel com 5,0% de Ni 31XX 3HXX | Aços-níquel-cromo com 1,25% de Ni e 0,65% de Cr 33RX E 33XX | Aços-niquel-cromo com 3,50% de Ni e 1,57% de Cr MBXX — Aços resistentes à corrosão e ao calor ao Ni-Cr 40XX 40XX | Aços-molibdênio com 0,25% de Mo Aços-cromo-molibdênio com 0,50% ou (01,95% de Cr e XX | 4XX | 0,7296, 0,20% ou 0,25% de Mo Aços-níquel-cromo-molibdênio com 1,82% de Ni, 0,50% ou 43XX XX 0,80% de Cr e 0,25% de Mo asse | sex | Agos-niquel-molibdênio com 1,5% ou 1,82% de Ni, 0.50% | ou 0,80% de Cr e 0,25% de Mo 16 Manual prático do mecânico Classificação ABNT dos aços-carbono, segundo as normas ABNT, como escrever e como interpretar Aço é uma liga composta de ferro (Fe) e carbono (C), contendo ainda pequenas porcentagens de silício (Si), enxofre (S), fósforo (P) e manganês (Mn). Os aços ABNT são representados por quatro números ABNT 1020: o nú- mero “1” indica a classe do aço ao carbono. O número “O” indica a porcentagem de elementos de liga, o número “2” e “O” (zero) indicam a porcentagem de carbono no aço. Tabela 1.2 Orientação para se interpretar a classificação ABNT dos aços Designação Carbono % Manganês % 1006 A 0,08 máx. 0,25 - 0,40 1008 A 1,10 máx, 0,25 — 0,50 IOLO A 0,08 - 0,13 0,30 - 0,60 015 A 0,13-0,18 0,30 = 0,60 NIDA 0,18- 0,23 0,30 - 0,60 1025 A 0,22 - 0,28 0,30 — 0,60 HZ6A 0,22-0,28 0,60 - 0,90 1030 A 0,28 - 0,34 0,60 —- 0,90 1035 A 0,32-0,38 0.60 — 0,90 1038 A 035-042 0,60 — 0,90 1040 A 0,37 -0,44 0,60 — 0,90 ISLA 0,36 -0,44 1,35 - 1,65 ID43 A 0,40-0,47 0,70 — 1,00 1045 A “043-050 0,60- 0,90 1050 A 0,47 = 0,55 0,70 = 1,00 1060 A 0,55 — 0,66 0,60 — 0,90 MOTO A 0,65 — 0,76 0,60 - 0,90 10804 0,75 - 0,88 0,60 - 0,90 1090 A 0,85 - 0,98 0,60 — 0,90 1095 A 0,90 = 1,03 0,30 - 0,50 Capítulo | — Metais 17 Tabela 1,3 Orientação para se interpretar a classificação ABNT dos aços-liga Pena c% | Mn% | sim | cm | nm | Mo% 1340 10,38-0,43]1,60-1,90/020-035] — - - 4130 [028-033]040-0,60/020-035/080-110] - l015-025 a135 1033-0,38/070-090 020-035|0,80- 1,10) - 0145-025] 4140 0,38-0,43/0,75 = 1,00/0,20 - 00,35 [0,80 - 1,10 — (0,15 — 0,25 4320 0,17-0,22/0,45 — 0,65/0,20 = 10,35 [0,70 - 0,90) 1,65 = 2,00) 0,20 — 0,30 4340 0,38 — 0,43 [0,60 — 0,80] 0,20 = 101,35 10,70 - 0,90 | 1,55 — 2,00 / 0,20 - 0,30 sus Joda-0,18[070-090 020-035|070-090) - | | 5120 (0,17-0,22/070-090/020-0,35/070-0,90] — - | 5130 [028-0,33/070-090/020-035|0,80-1,10] — - 5135 [0,33-0,38/0,60-0,80/020-0,35]080- 105] - - 5140 1038-0,43/070-0,80 0,20-0,35/0,10-0,900] - - 5160 (0,55-0,65/0,15-1,00]020-0,35/0,70-090] - - ES2100 [0,95 1,00/0,25-0,45/020-0,35]1,30- 1,60] — - 6150 |0,48-0,53]070-090/0,20-0,35/0,80- 1,10] - - | 8615 [0,13-0,18/0,70-0,90/0,20- 0,35 0,40-0,60]0,40-0,70/0,15 - 0,25 C seo [018-023/0,70-090/0,20-0:35]0,40-0,60/0,40-0,70/0,15- 0,25 [ sés0 1028-0,33]0,70-0,90]0,20-0,35 [0,40-0,60/0,40-0,70/0,15 - 0,25 são [038-0,43/0,75- 1,0010,20-0,35]0,40-0,6010,40-0,70]0,15 - 0,25 8645 |043-0,48]0,75 — 1,00/0,20 1,35 |0,40 - 0,60/0,40-0,70]0,15 - 0,25 R650 0,40 0,53 [0,75 — ) 00 0,20 0,35 | 0,40 - 0,60/0,40 = 0,70/0,15 — 0,25 | 8660 |055-0,65]0,15- 1,00/0,20-0,35 [0,40 - 0,60/0,40-070 0.15 - 0,25 | EDS [0.13-0,18]0,45 -0,65 [0,20 - 0,35 | 1,00 - 1,40 3,00 - 3.50[0.08 -0.15 Classificação de aços, segundo as normas “DIN” como escrever e como interpretar Na página seguinte temos a disposição dos tipos de aço, segundo as normas “DIN” (17006). 19 Metais Capítulo 1 Tabela 1.5 Classificação dos aços segundo as normas “DIN” “=taqu ep osm opuaray os ogu “SONPaIdA LUZ SOLDA SOP 4% T EMNSEPUM STELA ei! SC) SOPÍRAISAO “ADUBO O CAOS SOPEHEDIS SOP SOJOQUISS SO as-1n>t7Oo) Inf “ejrutp sosui pu uia sou Eqaltas US 5 spetoódao | dy eapo sad soujapus WS sopram Ogé sojianaço 50) 800) | -Siasdisiul à sora] US OUOGIes ap mafeuaod 0 28-2423289 (n7 SENUIUEa|S Sp “jonbu ap 448 3 OUIGES 9p 4487 'OHOQa ap “ças ORSESpu Eas-BIom] (ui | 056 ap Smam rag ago IDO MBM PAP OS = 48] ON IN IO E X =nIpIOd JOUR OR DjeEpaanas “Oia GP GAS LO =p + E epqu ep ou oqad qu o sounpiup COS Sp TEPqUE G E JUQIE CIR] COUOQ =83 BP 965 10 ROS cos aSy e EI) Ta) suis . n PV ejaqer op gu eqad edipep sopuaiaa sap 4 1 sotiresnrapnia 2a sos vg ordenpi vp " a » Eu “opdEMpuy Ep [et gu o opuufasaç] vd] Up soquamapa sop das HURInq Body carpa sont E Sour aja dah % U SOSHIO) | EEIQEI Ep ol ojad opapisp anb puuy ascunm (op ap e ” ojEDos asda unapao orSeatpes Ep O) su O SOUNPIIP “ORGPQUOU |, o saeneiy os vm Up OuVpUNTOS ori op ojoquiis (mg | PP SIM tIaL aprupy OP QE JU4DE WEZ ATT SOIPyoy CEpaqui eBypep qedisuud oquamiapa op ojoquiss o 25-onãos (x Tp pu Ojad OFPÓBMpUl EP qa O SOMApLAR “OU “SOUEESpIUDO UI am aids DE OP 9 E SOUTO UMA “QUOGPES SP GOTO ' 7 oo Orugpano “Darora-0y = (1 6 OR 1201 à sent “IS (Sou (Sqtias) OLOGUES Sp Emp q 35-DABIST] (1) “apepagenh ap au op epanfos ap ENST (ng | SAPOS SM “SONNESPAUIAO UA 8 -jamdlraçãa Stu “SOstaput Lua | ppp) = Em “E apepapeob a cuoquea | OUOQS Op SOUIESPUIDO UIS 95 E as-damasg (nt | TAPMPpaMÓ=A Eu ap ag] OO TIISUIENAS ap 0dy = TM QUID , “SUOQUES OP) OOGMIS (ol | VAPRPRMO= IAM | -taap ap sody . , Es) amou a (o ND SN OJOQuiS tam SS-OpursA E | O oo cond sony tod “ouoquea sp ass E'g aios ou oby = ge 0 | O MENU O Sul patio] weisatu Pp SS MAS opa gody . “SOMESQuDO pda ROQUE ap 304º) UIOS EUIIE OUUISIJA ua wo as-easdiajus 5 somamuy mo "somas ap soby AS US OUOQIES Op RIPI q 7 08-DAgIoRa (aT | SODULIÇA SOpaanit apepipenh Ma ap SE MOO apepiqenh ap oby = s€ “DDS OP 3 0oquias (at «ent EHIDOY ap soby “tas LE UIOS PUUPDO CAESSPA| om LES | ORDEM q ECPupE CRE ga ssa E OpuTSMpui a (7 “pra pp Ip ONE 7 LULA ade sooquug EISqNSIEaL ICO ORÔNIISUOO Jp 05% = Tp 15 | OEUIAU WI “JUS, EIMEJOd EP IS OJOQUIS (n] soquauemen veMruL e asdlsaquy 2 JA Quosa ONO ap opdusana OigdS np E epandsapur qauooy vitae og sa ap soda bi aos pero, eugin ap PO omumunte op O sau -uâueu ap g') Dry ap So ap onieay sop ng oqu sody 20 Manual prático do mecânico Tabela 1,6 Letras suplementares usadas nas indicações dos aços Tratamentos térmicos ou = Tipo de lusão mecânicos Propriedades especiais Letra após os símbolos de Letra no início Letra no final lusão, quando houver B= Aço Bessemer A = Revenido O E = Ago de fomo elétrico F = Aço fomo reverbero t= Aço foro elétrico indução K= Aço conversor LD (oxig.) LE = Aço forno clét. a arco M = Aço Siemens Martim PP = Aço pudleado T= Aço forno Thomas |Ti= Aço cadinho W= Aço por sopro (Bessemer) Ex. MSr60-2 M = Aço Sigmens Marim St= Aço 60 = Resist, à tração (kg/mm?) 2 = Qualidade de elevados re- quisitos Ex: GS 540 GS = Aço fundido E = Bessemer 4= kg/mm? Resist, à tração B = Melhor usinabilidade E = Cementado e temperado G = Recogido male (coalescido) H = Temperado em óleo & revenido K= Deformado a frio Lf= Sem tratamento NT = Nitrado V= Beneficiado (temperado e revenido p/ uma resistência dada) Ex: 15013 E= Aço cromo de baixa liga com 0,15 de carbono e (1,75% de cromo (3+42=0,75) (Veja tab, 2.10) E = Endurecido por cementação Ex.: E 36 Cr Ni Mo d V Aço baixa liga de Cr Ni Mo, com 0,35% de carbono e 1% de Cr(d=4=1) E = Fomo elétrico V= Beneficiado T = Temperado em água e revenido N'= Normalizado H = Semi-acalmado K = Pouco enxofre ou fósforo L= Resistência a fissuras P' = Soldável por pressão R = Acalmado RR = Especialmente acalmado $= Soldável por fusão Ex: MR $t37-2 Aço Siemens Martim acalmado com 37 kgimm? e alto requisito de qualidade ta ta Manual práfico do mecânico O que se deve saber sobre os aços inoxidáveis Caracterizam-se pela alta porcentagem de cromo, geralmente acima de 12%, tendo por isto uma grande resistência ao ataque de vários agentes químicos e à oxidação. De acordo com a estrutura, que depende da composição e trata- mento térmico, classificam-se em: 1) Aços ferríticos, 2) Aços martensíticos, 3) Aços austeníticos, 4) Aços ferrítico-martensíticos. Aços ferríticos — Podem ter de 13 a 30% de Cr. Com 13% de Cr tem menos de 0,08% de C, mas com maior % de Cr podem chegar a 0,25% de €. Atenção: Não admitem têmpera. (Cr = cromo). Aços martensíticos — O conteúdo de carbono acompanha o de Cr, de modo que, ao aquecer-se acima do ponto crítico, sua estrutura muda para auste- nita, Ao esfriar-se converte-se em martensita. O Cr vai de 13a 18% e de 0,08 de C. Aços austeníticos — Elevado conteúdo de Cr (12 a 26%) e de Ni (7 a 25%), com equilíbrio para que a estrutura seja austenítica em sua totalidade. Atenção: Não admitem têmpera. Correntemente não são magnéticos. € normalmente é de 0,10% ou menos. Costumam receber molibdênio Cr ou Ni. Aços ferrítico-austeníticos — Elevada % de Cr (26%), e de Ni, mais baixa (4 a 6%) que os aços austeníticos, contendo em sua estrutura tanto ferrita como austenita, Atenção: Não admitem têmpera. Baixo teor de C. , Capítulo ! — Metais ta ad Tabela 1.8 Aços inoxidáveis mais comuns (austeníticos) Composição | Qualidade e AIST SAE DIN VILLARES aproximada aplicação o Indústria alimentícia, 17440 CU fertilizantes, petro- 304 30304 XSCrNi V304 |Mn=0,5 quimica, plástico e I89 Cr=I8 nuclear, motocicletas, Ni=9 bicicletas e aviões, = decido nítrico. 17,440 H6 30316 X5CrNi valo Resistência aos áci- Mo 1812 dos. Indústrias ali- IF a C=0,05 mentícias, laticínios, (A O PELAS Si= 04 cervejaria, petroqui- Pré-aquecer até 600ºC, lenta e uniformemente para Min id pp condensadores evitar perigo de incas. . : ' Mo=23 Suporta temperaturas Acima de 600ºC aquecer mais rápido. Evitar Cr= I8 maiores que 404ºC temperaturas acima da indicada. No 12 que - . sk Esfriar rápido. Atenção: Forjado demorado e temperaturas altas alteram o aço. Recozer — 1075ºC, Esfriando rápido consegue-se aço mais brando e de me- lhores propriedades. Dureza do recozimento — Com um recozimento coreto a dureza Brinell deverá ficar com 120 a 160. Solda — Bom para solda. O 316 não necessita de tratamento subsegdente. Prensado é Trabalhado a Frio — Adequado para o embutimento profundo € o trabalho a frio. Atenção: Os aços austeníticos não admitem têmpera nem revenido. Tabela 1.9 Indicação AISL e SAE dos aços inoxidáveis o Nês Iniciais Aços-cromo-níquel austeníticos e não magnéticos sa te C=008 máx. Mn 2, Si 1, Cr 18-20 Ni 8-1 304 | “20304 Ex.: €, “0,08" máx. Mn 2, Si 1, Cr 16-18 Ni 10-14 316 1 3016 Aços-cromo martensíticos e magnéticos 4XX SIXKX Aços-cromo ferríticos e magnéticos 4XX SIXXX Aços-cromo (baixo cromo e alta resistência) SK x SIXXXK Capitulo ! — Metais Tabela 1.11 Principais elementos industriais na mecânica Coeficiente Metal Símbolo Peso específico | Ponto de fusão dilatação lincar 1ºC | Alumínio Al 21 660 O UNIDA | Antimônio Sb 6,69 630 O,000011 Bário Ba 3,74 74 Belo Be 1,85 1283 0,000012 (Glucínio) Bismuto Bi 9,75 27" D,000013 Cáúdmio cd 8,64 321 0,0900029 Cério | Ce 69 775 Chumbo Pb ns 327 0,000029 Cobalto Co as 1492 0,000013 Cobre Cu 89 1083 O, 0000017 Cromo cr ER 800 0,0900007 Estanho Sn | 73 232 O,000023 Ferro Fe | 7,86 1535 - IR | Lítio Li 0,53 180 | 0,000058 | Magnésio Mg 174 650 0,000026 Manganês Mn 73 1244 DONO Molibdênio Mo 10,21 2610 0,0G0005 | Nióbio Nb 855 2415 0,000007 | Níquel Ni 89 1453 0,000013 So. metal) Si 24 1410 0,000008 | Tântalo Ta 16,6 3020 0,0000097 | Titânio T asa 1812 O,000009 Tório Th 11,2 1827 0,000011 Tungstênio | w 19,27 3380 0,000004 Urânio U 18,7 1132 Vanádio | w | 5,96 1730 Zinco Zn 7,13 420 0,0000286 Zircônio Zr 6,5 1852 - 9,000005 26 Manual prático do mecânico Como calcular a dilatação térmica Exemplo: Determinar a dilatação linear e o comprimento total de uma peça de alumínio de 1500 mm de comprimento, à temperatura de 50º€. Dilatação linear Comprimento Cogficiente E" da peça E da peça da Tabela x Temperatura Dilatação da peça = 1500 mm x 1,000024 x S0ºC = 1,8 mm Comprimento « . a Comprimento da atas 0 I500+IB= Merda dilatada > peçanormal + Dilatação “ ASOLêmm Atenção: Para determinar a dilatação cúbica da peça (volume), multiplique o coeficiente dado na tabela por 3 (três), Peso da peça em kg ou Peso em gramas Volume em decimetro cúbico Volume em mn? Peso específico = 
