SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE EDUCAÇÃO JONES DOS SANTOS NEVES
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA INDUSTRIAL
AIT-MEC-23
DETALHAMENTO DA FABRICAÇÃO DE UM CARRINHO DE ROLIMÃ
SERRA/ES
2024
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projeto da construção de um carrinho de rolima, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Mecânica
projeto da construção de um carrinho de rolima
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
2024
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SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE EDUCAÇÃO JONES DOS SANTOS NEVES
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA INDUSTRIAL
AIT-MEC-
DETALHAMENTO DA FABRICAÇÃO DE UM CARRINHO DE ROLIMÃ
SERRA/ES
AIT-MEC-
DETALHAMENTO DA FABRICAÇÃO DE UM CARRINHO DE ROLIMÃ
Trabalho apresentado à banca
avaliadora do Serviço Nacional
de Aprendizagem Industrial, como
requisito parcial para aprovação na
disciplina Projeto de Inovação Mecânica.
Orientador: Daniel Scopel Paviotti
SERRA/ES
RESUMO
Nesse trabalho é abordado o detalhamento da fabricação de um carrinho de rolimã. Este projeto foi desenvolvido com o propósito de aprimorar as habilidades técnicas dos alunos, abrangendo tanto aspectos práticos quanto teóricos. Durante o processo de pesquisa e desenvolvimento, estabeleceram-se objetivos específicos, incluindo a seleção de materiais adequados para a fabricação, com destaque para o aço 1020, escolhido devido às suas propriedades ideais para as demandas do projeto, como resistência e usinabilidade. O desenho técnico do protótipo do equipamento seguiu as normas da ABNT e ISO conforme planejado. Os processos de fabricação foram descritos detalhadamente, assim como as pesquisas sobre os elementos de máquinas. Diversas ferramentas, como a Estrutura Analítica do Projeto (EAP), foram utilizadas para organizar e visualizar as tarefas a serem executadas. Além disso, foi elaborado um orçamento do projeto para avaliar sua viabilidade. Palavras chave: Carrinho. Protótipo. Fabricação.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
Desde o início da Revolução Industrial, os veículos automotores desempenham um papel fundamental na transformação da sociedade e na evolução da mobilidade humana. Dos primeiros carros movidos a vapor no século XIX até os veículos elétricos e autônomos modernos do século XXI, a história da indústria automotiva reflete evoluções sociais, financeiras e ambientais. Ao examinar a trajetória dos veículos automotores no Brasil, é crucial destacar a relevância dos carrinhos de rolimã para a mobilidade e diversão das pessoas em cidades urbanas e rurais. O carrinho, que geralmente é feito de um corpo de madeira com um eixo móvel na frente, esteve presente na infância de diversos jovens e adultos, que cresceram brincando na rua. Esse brinquedo demonstra não apenas a criatividade e a engenhosidade do povo brasileiro, mas também sua capacidade de transformar coisas simples em fontes de diversão e aventura. Atualmente, a urbanização transforma o espaço urbano, diminuindo as áreas disponíveis para brincadeiras ao ar livre e prejudicando a segurança desses espaços devido ao aumento da violência urbana. Paralelamente, a disseminação de dispositivos eletrônicos, como smartphones e tablets, leva as crianças a passarem mais tempo em atividades digitais em comparação com as brincadeiras ao ar livre. A ausência das brincadeiras tradicionais, como brincar de carrinhos de rolimã na rua, é um reflexo desse contexto. A falta de interação com o ambiente físico e com outras crianças prejudica o desenvolvimento motor, social e emocional, enquanto o uso excessivo de telas é associado a problemas de saúde física, como obesidade, e atrasos no desenvolvimento cognitivo e da linguagem. Além disso, pode causar distúrbios do sono, ansiedade, depressão e outros problemas de saúde mental. Para lidar com este problema, são necessários a intervenção familiar e um estímulo para que essas crianças possam se divertir com brincadeiras ao ar livre. Assim sendo, este projeto elaborado no Curso de Técnico em Mecânica do SENAI CIVIT tem como objetivo não somente a criação de um carrinho de rolimã, mas também resgatar a diversão e incentivar a prática de brincadeiras tradicionais.
1.1 OBJETIVO GERAL
Esse projeto tem como finalidade aprimorar as habilidades técnicas dos alunos, práticas e teóricas. 1.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Definir os materiais para a fabricação; Fabricar o protótipo do equipamento conforme ABNT e ISO; Detalhar os processos de fabricação. Gerar o desenho técnico do carrinho.
2. REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO 2.1 NORMAS REGULAMENTADORAS De acordo com GOV (2023), as Normas Regulamentadoras (NR) consistem em obrigações, direitos e deveres a serem cumpridos por empregadores e trabalhadores com o objetivo de garantir trabalho seguro e sadio, prevenindo a ocorrência de doenças e acidentes de trabalho. 2.1.1 Norma ABNT NBR NM 300-1: Aplicam-se a todos os brinquedos, isto é, qualquer produto ou material projetado ou claramente destinado para o uso em brinquedos para crianças menores de 14 anos. Estes requisitos são aplicados aos brinquedos novos no estado em que serão recebidos pelo consumidor e, além disso, se aplicam ao brinquedo após ter sido submetido às condições razoavelmente previstas de uso normal e de abuso, a menos que dito em contrário. (ABNT,
2.1.2 ISO- A ISO 9000 faz parte de um conjunto de normas técnicas que estabelecem diretrizes e padrões para criação de um sistema de gestão da qualidade. Ele é formado pelas normas 9001, 9004 e 19011 cujo objetivo é otimizar os processos da gestão de qualidade de um produto ou serviço. (NBR ISO, 2019)
Diferente da manutenção preventiva, que é feita de acordo com o tempo ou uso, na manutenção preditiva o equipamento é monitorado constantemente, de forma manual ou automática, e só é realizada alguma interferência caso algum indicador esteja fora do padrão. 2.3 PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIES PARA PINTURA De acordo com TSL (2024), a preparação de superfície para pintura industrial é essencial para obter um alto desempenho na aderência de tintas. 2.3.1 HIDROJATEAMENTO A limpeza por hidrojateamento se baseia em aplicar um jato de água com alta pressão sobre uma área. Amplamente requisitado por diversos setores industriais, o serviço é comumente executado para limpar ou desobstruir tal superfície. Outro benefício da limpeza por hidrojateamento é que a atividade não causa deformação, danos ou erosão nos equipamentos. Sendo assim, sua função é apenas retirar a incrustação e preparar a superfície da peça para pintura. (TSL, 2024). 2.3.2 JATEAMENTO ABRASIVO Esse processo assim como o hidrojateamento, remove camadas de impurezas como poeira, cascas de fundição, regiões oxidadas e tintas envelhecidas. Consiste em repelir um fluxo de material abrasivo a frio e a alta velocidade contra a superfície a ser limpa, eliminando assim todas as impurezas e tornando-a mais rugosa, possibilitando a ancoragem do revestimento. Dessa maneira, se criam condições mais adequadas para uma boa aderência do material, fundamental para uma maior fixação da proteção anticorrosiva e da tinta a ser aplicada de fundo. (LOXAM DEGRAUS, 2024) 2.3.3 LIXAMENTO MANUAL Deve ser feito com lixas à prova de água (que não se desmancham quando molhadas). Os movimentos de lixamento devem ser circulares, cobrir toda a superfície a ser limpa e a lixa trocada assim que se perceber que foi desgastada na operação. (Gnecco, Celso. MANUAL PINTURA, 2003)
2.4 TINTAS ANTICORROSIVAS
De acordo com DHRA (2024), a pintura industrial consiste na interposição de um revestimento orgânico ou inorgânico, entre o meio corrosivo e o material que se quer proteger, em paralelo proporciona outras características como sinalização, estética, impermeabilização etc. Estes revestimentos são aplicados sob a forma de tintas, capazes de formar película sólida após a secagem ou cura. 2.4.1 TINTA EPÓXI OU EPOXÍDICAS Segundo DHRA (2024), são tintas de alta performance com ótimo relação de custo- benefício, são fabricadas com a resina epóxi, que são obtidas pela reação entre a epicloridrina e o bisfenol. De forma geral estas tintas possuem as seguintes características: elevada resistência química de acordo com o sistema resina epóxi / agente de cura; a película possui alta dureza, boa resistência a abrasa e ao impacto; possuem fraca resistência à radiação solar, em especial aos raios ultravioleta, causando perda do brilho e cor.
2.4.2 TINTA POLIURETANA
Segundo DHRA (2024), estas tintas têm excelentes propriedades anticorrosivas, em meios de elevada agressividade e as películas apresentam notáveis propriedades físicas, como dureza, resistência ao impacto e à abrasão. As tintas de poliuretano alifático são amplamente utilizadas como tintas de acabamento, por terem excelente resistência aos raios ultravioleta, tendo melhor retenção de cor e de brilho quando expostas ao intemperismo natural.
2.4.3 TINTA ACRÍLICAS
Segundo DHRA (2024), essas tintas são obtidas a partir da resina acrílicas que são polímeros obtidos de monômeros de ésteres dos ácidos acrílico e metacrílico, são a base de solventes orgânicos. São mais utilizadas na fabricação de tintas de acabamento, por terem boa resistência à radiação solar, em especial aos raios ultravioleta, proporcionando boa resistência de cor. Em termos de resistência química, elas são resistentes a atmosferas de agressividade média.
rolamento de rolos cônicos e aplicar uma pré-carga, é possível obter uma aplicação de rolamento rígido. (SKF, 2024)
2.6 ELEMENTOS DO CARRINHO
2.6.1 PARAFUSOS
Os parafusos são elementos de fixação mecânica muito comuns e são usados em uma variedade de contextos. Eles são compostos por uma haste roscada que é inserida em uma porca ou furo roscado para unir ou fixar vários componentes Os parafusos servem principalmente para manter os componentes de um objeto ou estrutura firmemente unidos, garantindo sua estabilidade e integridade. (Obramax, 2021) PARAFUSO SEXTAVADO EXTERNO Os parafusos sextavados são um tipo de fixador com uma cabeça com seis lados. Isso aumenta o torque e facilita o manuseio com ferramentas como soquetes ou chaves de boca. Eles são construídos para unir duas ou mais peças mecanicamente, inserindo-os em buracos roscados ou pré-fabricados. (Boltinox, 2024)
2.6.2 PORCA
As porcas têm uma forma de prisma e um furo roscado. A porca é atarraxada ao parafuso através desse furo. As porcas são peças de forma prismática ou cilíndrica, geralmente feitas de metal, com um furo roscado no qual um parafuso ou barra roscada pode ser encaixado. As porcas estão sempre conectadas a um parafuso. (Indufix, 2020) PORCA SEXTAVADA Porca sextavada é um tipo de porca que possui seis faces, formando um hexágono. É uma das formas mais comuns de porcas. Além disso, a porca sextavada pode ser mais fácil de fixar e apertar do que outros tipos de porcas, pois a chave de aperto pode ser facilmente posicionada em qualquer um dos seis lados. (Parlock, 2023)
2.6.3 ARRUELAS
A arruela é um pequeno componente mecânico com um furo central. Sua função principal é distribuir a carga de um parafuso ou porca sobre uma superfície maior, reduzindo assim a pressão e o desgaste das superfícies envolvidas. ARRUELA LISA A arruela lisa é a mais simples e comum, ela serve para distribuir uniformemente a pressão, protegendo a superfície onde o parafuso ou a porca será apertado. (Brasilfuso,
2.6.4 ANEL ELASTICO
O anel elástico, também conhecido como anel de retenção, anel de trava ou anel de segurança, tem forma de um anel incompleto ou semicircular e é muito versátil. Ele pode ser instalado em furos, evitando que a peça saia do furo. O anel elástico é uma peça muito utilizada na indústria em geral. Ele é feito com um tipo de aço mais maleável e com uma variedade de resistências de acordo com o uso. ( Samech, 2023)
2.7 PROCESSOS DE SOLDAGEM
De acordo com NOMUS (2024), soldagem é a transformação de materiais no estado sólido através da união de duas ou mais peças. Nesse processo, ambas mantêm as propriedades físicas e químicas. Pode ser usada tanto para fabricação quanto para recuperação de peças, equipamentos e estruturas.
2.7.1 ELETRODO REVESTIDO (SMAW)
De acordo com NOMUS (2024) esse processo manual de solda é realizado através do calor de um arco elétrico que se mantém entre a extremidade de um eletrodo metálico revestido e a peça de trabalho, fundindo o metal, o eletrodo e seu revestimento. Os gases e líquidos produzidos nesse processo protegem o metal da solda de qualquer contaminação atmosférica na solidificação.
No processo de fresamento a ferramenta de corte faz um movimento de giro, enquanto é empurrada contra a peça. Há dois movimentos a serem considerados, o de rotação da ferramenta e o de avanço da peça. A vantagem desse processo é a variedade de formas e superfícies que podem ser produzidas, a qualidade do acabamento da superfície usinada e as grande quantidade de remoção de cavaco. (Ferramental, 2021) Furação é o processo em que uma broca de dois gumes gera uma cavidade cilíndrica na peça. Este processo tem uma variação, conhecido como alargamento de furo, no qual a broca responsável pela furação também pode ampliar o diâmetro do furo. (USP,
2.9 MATERIAIS
Detalhamento das propriedades dos aços mais usados na indústria.
2.9.1 AÇO INOXIDÁVEL
De acordo com Escola (2024) o termo refere-se a um material que não se deteriora em temperaturas extremas. Esse tipo de aço, no entanto, não dura muito, é mais resistente à corrosão quando exposto a agentes ou ambientes agressivos. Sua principal característica é sua resistência à oxidação atmosférica. A principal razão pela qual o aço inoxidável é resistente à oxidação e à corrosão é a presença de cromo, que permite que uma película fina de óxido de cromo se forme sobre sua superfície, que permanece impermeável e insolúvel em meios corrosivos comuns. Como resultado, o aço inoxidável resistente à corrosão e oxidação tem pelo menos 12% de cromo. Segue abaixo as tabelas 1 e 2 contendo as propriedades do aço inoxidável.
Tabela 1: Propriedades Químicas do Aço Inoxidável.
Fonte: Aços Nobre (2024).
Tabela 2: Propriedades Mecânicas do Aço Inoxidável.
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO 585 MPa ALONGAMENTO 16% a 25% DUREZA (BRINELL) 163 a 229 HB
Fonte: K9 Aços (2024).
2.9.3 AÇO GALVANIZADO
De acordo Tubos Abc (2024), o aço galvanizado é feito com uma camada fina de zinco para aumentar sua resistência à corrosão. Este método é chamado de "galvanização". Ele também é um excelente material para construção porque é resistente e duradouro depois de ser coberto com uma camada de zinco. Apesar de possuir muitos benefícios, também tem algumas desvantagens. Não é um bom isolante acústico e pode não ser adequado para alguns projetos. Essa liga de ferro contém teor de carbono menor que 2,11%. No aço galvanizado, que fornece alta resistência à corrosão, é feito de uma mistura forte de aço líquido e uma solução contendo pelo menos dez por cento de cromo. Isso permite uma alta resistência à oxidação e corrosão. Segue abaixo as tabelas 7 e 8 contendo as propriedades do aço galvanizado.
Tabela 7: Propriedades Químicas do Aço ASTM A53.
PROPRIEDADES QUÍMICAS DO AÇO ASTM A
ELEMENTO GRAU A (%) GRAU B (%)
CARBONO 0,25 MAX 0,30 MAX
MANGANÊS 0,95 MAX 1,20 MAX
FÓSFORO 0,05 MAX 0,05 MAX
ENXOFRE 0,045 MAX 0,045 MAX
COBRE 0,40 MAX 0,40 MAX
NÍQUEL 0,40 MAX 0,40 MAX
CROMO 0,40 MAX 0,40 MAX
MOLIBDÊNIO 0,15 MAX 0,15 MAX
VANÁDIO 0,08 MAX 0,08 MAX
Fonte: Gelson Luz (2022).
Tabela 8: Propriedades Mecânicas do Aço ASTM A53.
PROPRIEDADES MECÂNICAS DO AÇO ASTM A
DENSIDADE 7.87 G/CM OU 0.284 LB/IN
LIMITE DE ESCOAMENTO MÍNIMO DE 205 MPa RESISTÊNCIA À TRAÇÃO MÍNIMO DE 330 MPa ALONGAMENTO e = 625 000 X [1940] X A0,2/U0,
Fonte: Gelson Luz (2022)
2.9.4 AÇO 1020
De acordo com Sacchelli (2024), entre os aços de carbono mais utilizados na cementação está o SAE 1020. Seu custo é menor comparado aos aços mais ligados para a mesma função. Ele tem excelente soldabilidade e plasticidade. Beneficia após a cementação, mas não é a mesma força do GGD 8620. A liga 1020 é barata, versátil e leve, mas tenha em mente que tem uma resistência à corrosão baixa e precisa de tratamentos de proteção adequados, como revestimentos ou tratamentos superficiais. O carbono, o ferro, o manganês e o silício formam o aço 1020. O processo de fabricação inclui resíduos na composição química. O aço 1020 é fácil de manipular, independentemente do método, porque é flexível. Segue abaixo as tabelas 9 e 10 contendo as propriedades do aço galvanizado.
Tabela 9: Propriedades Químicas do Aço 1020.
PROPRIEDADES QUÍMICAS DO AÇO 1020
CARBONO 0.17 A 0.23%
FERRO 99.08 A 99.53%
MANGANÊS 0.30 A 0.60%
FÓSFORO ATÉ 0.040%
Fonte: Aços Nobre (2024)
Tabela 10: Propriedades Mecânicas do Aço 1020.
PROPRIEDADES MECÂNICAS DO AÇO 1020
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO (FINAL) 394.72 Mpa