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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO TECNOLÓGICO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
ESTÁGIO SUPERVISIONADO CURRICULAR I
GEORGE FILIPI DE FARIA
WETZEL SA – DIVISÃO FERRO
JOINVILLE
SANTA CATARINA
2011
16/05 a 09/09/11
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESTADO DE SANTA CATARINA
CENTRO TECNOLÓGICO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS
RELATÓRIO DE ESTÁGIO
CURRICULAR I
WETZEL S.A. – DIVISÃO FERRO
GEORGE FILIPI DE FARIA (10101073)
ORIENTADOR: WAGNER SAUCEDO PAIM
“CONCORDAMOS COM O CONTEÚDO DO RELATÓRIO”
_______________________________________________
Wagner Saucedo Paim
JOINVILLE
2011
RUA RUI BARBOSA, 2062 - COSTA E SILVA
JOINVILLE - SC - 89220-100
FONE: +55 (47) 3451-4200
FAX: +55 (47) 3451-4234
WWW.WETZEL.COM.BR
AGRADECIMENTOS
Primeiramente gostaria de agradecer à empresa Wetzel S.A. pela grande
oportunidade de realizar meu primeiro estágio curricular, podendo vivenciar o dia-a-dia
de uma fundição.
Agradecer ao meu orientador de estágio Wagner Saucedo Paim que, mesmo
sendo sempre muito atarefado, disponibilizou tempo para discussões e
aconselhamentos, demonstrando-se sempre motivador e confiante.
À coordenadoria de estágios do Curso de Engenharia de Materiais, Prof. Paulo
Wendhausen e Eng. Matheus Amorim Carvalho, pela dedicação, auxílio e apoio.
Aos colegas de serviço: Adanilo Paulo, Alonso Menezes de Oliveira Junior,
Bruno Henrique Gonçalves, Djalma José de Oliveira, Edson Ribeiro Almeida, Eduardo
Rassweiler, Fábio Anacleto, Gabrielle Delmonego Margarida Paim, Ives Paul, Ivori
Aires Machado, Luciana dos Santos, Luciano Rodrigo Ricardo, Paulo “Pirabeiraba”
Sérgio Morais, Pedro Pedroso, Rosenilda Batista de Araujo dos Santos, Taís Francine
Braz, Vagner Pontes; pelos momentos de descontração e apoio concebidos.
A todos os colaboradores da Wetzel S.A. pela boa vontade e bom humor quando
participando direta ou indiretamente nas atividades realizadas.
Aos vizinhos de pensão Elisa Simas Donato, Eloisa Marcon Bascheroto,
Fernanda Gonçalves Fernandes, Marina Beltrão Cabral e Paula Faust Gouveia pelos
momentos de companheirismo e pela grande troca de experiência durante o período do
estágio.
A minha família: Graice de Faria, Jorge Olivio de Faria e Nerilda Hobold Loch
pela presença constante, o apoio e o carinho dedicados a mim.
A todos meus amigos que não faltaram em nenhum momento.
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS _______________________________________________________ IV
1.INTRODUÇÃO ____________________________________________________________ 2
2.EMBASAMENTO TEÓRICO ________________________________________________ 3
2.1.FERROS FUNDIDOS __________________________________________________ 3
2.1.1.CLASSIFICAÇÃO _________________________________________ 3
2.2.ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS _________________________________________ 9
2.2.1.ENSAIO DE ULTRASSOM ________________________________ 10
2.3.MSA _______________________________________________________________ 12
2.3.1.R&R ____________________________________________________ 14
2.4.CARTA DE CONTROLE ______________________________________________ 15
2.4.1.LIMITES DE CONTROLE, LIMITES DE ESPECIFICAÇÃO E
LIMITES NATURAIS DE TOLERÂNCIA _______________________________ 16
2.5.CORRELAÇÃO _____________________________________________________ 17
3.DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES ___________________________________________ 18
3.1.PROJETO DE SUBSTITUIÇÃO DO MÉTODO METALOGRÁFICO PELO
MÉTODO ULTRASSÔNICO NA VERIFICAÇÃO DO GRAU DE NODULARIDADE
DO FERRO FUNDIDO NODULAR ________________________________________ 18
3.1.1.HISTÓRICO DO PROJETO ________________________________ 18
3.1.2.MATERIAIS E MÉTODOS ________________________________ 20
3.1.2.2.2.AUTOMATIZAÇÃO DO DISPOSITIVO MECÂNICO __________ 26
3.1.3.COMPARATIVO DE CUSTOS ENTRE O ENSAIO
METALOGRÁFICO E O ULTRASSÔNICO _____________________________ 36
3.2.MAGMA SOFT ______________________________________________________ 37
4.CONCLUSÃO ____________________________________________________________ 39
5.PLANO DE AÇÕES PARA O PRÓXIMO ESTAGIÁRIO _______________________ 40
6.BIBLIOGRAFIA __________________________________________________________ 41
ANEXOS ________________________________________________________________ 43
ANEXO 1 - HISTÓRICO DA EMPRESA _______________________________________ 44
ANEXO 2 - CRONOGRAMA DE ESTÁGIO ____________________________________ 47
1. INTRODUÇÃO
O relatório a seguir trata do primeiro estágio supervisionado do aluno George
Filipi de Faria, acadêmico do curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal
de Santa Catarina. As atividades foram realizadas na empresa Wetzel S.A. - Divisão
Ferro, localizada em Joinville, Santa Catarina, Brasil.
Tal empresa comercializa peças em ferro fundido nodular e cinzento
principalmente para os setores de agronegócio, automotivo e eletroferragens, sua
produção é feita através dos processos de fundição e vazamento em moldes de areia
verde.
Rotineiramente, adotaram-se atividades no setor de apoio à qualidade como
ensaios de tração horizontais e verticais, verificação do grau de nodularização,
ultrassom, arquivamento de resultados e ensaios de dureza Brinell, todos com o intuito
de garantir a qualidade do produto oferecido ao cliente. Acompanharam-se também
ensaios no laboratório de areias que, por sua vez, determinam propriedades como:
temperatura, compactabilidade, permeabilidade, resistência ao fendilhamento e
compressibilidade a verde. Viu-se, ainda, o funcionamento do MAGMASOFT®,
programa que simula todo o processo de fundição, possibilitando-se a prevenção de
defeitos e características de cada peça.
No último mês de estágio foi, por fim, desenvolvido um projeto de
atualização/criação de fichas de embalagem, padronizando a maneira de embalar cada
peça, além de um período trabalhando na atualização de relatórios de inspeção de
layout.
Concomitantemente, desenvolveu-se um projeto que visa à substituição do
ensaio metalográfico pelo ultrassônico na verificação do grau de nodularização do ferro
fundido nodular, já que o atual método é de onerosa, complexa e morosa execução.
O texto tem como objetivo uma breve revisão bibliográfica seguido da descrição
de algumas atividades e conclusões chegadas.
2. EMBASAMENTO TEÓRICO
2.1. FERROS FUNDIDOS
Dentre as ligas ferro-carbono, os ferros fundidos (fofos) são de suma
importância para a indústria. Não só pelas características inerentes ao grupo, mas
também pelo fato de, perante a introdução de elementos de liga e tratamentos térmicos,
ter sido possível o uso em aplicações antes exclusivas do aço.
Costuma-se definir o ferro fundido como as ligas Fe-C cujo teor de carbono
situa-se acima de 2%. Mas também é usual considerar esse como uma liga ternária Fe-
C-Si, tendo em vista a grande influência do Silício nessa liga. Esta também é conhecida
pela marcante presença do C na forma livre (grafita).
Sendo assim a definição se dá por:
“Ferro fundido é a liga ferro-carbono-silício, de teores de carbono geralmente
acima de 2,0%, em quantidade superior à que é retida em solução sólida pela austenita,
de modo a resultar carbono parcialmente livre, na forma de veios ou lamelas de grafita.”
(1)
Os ferros fundidos solidificam geralmente uma fase pró eutética (austenita,
grafita) e se completa com uma eutética (austenita + grafita ou austenita + carbonetos).
Essa classe de ligas ferrosas possui uma vasta gama de resistências mecânicas e durezas,
associada normalmente com uma fácil usinagem.
O uso tão difundido é, essencialmente, o resultado do seu relativo baixo custo e
de suas versáteis propriedades mecânicas. Apesar da forte competição de novos
materiais, os ferros fundidos têm comprovado serem os materiais mais econômicos e
apropriados para milhares de aplicações de engenharia. (2)
2.1.1. CLASSIFICAÇÃO
Para se definir as propriedades de uma liga de ferro fundido deve-se,
basicamente, analisar a forma da grafita e, também, sua matriz. A grafita pode ser
encontrada na forma de nódulos, veios e compacta. A matriz pode ser ferrítica,
apresentando maior ductilidade e menor resistência mecânica; perlítica, obtendo assim
maior fragilidade e grande resistência mecânica, e, ainda, uma mistura das duas que
resulta em propriedades intermediárias. Nas ligas de maior resistência adotam-se
matrizes de martensita revenida e ausferrita.
A classificação se dá por vários aspectos como: forma da grafita, cor da fratura
ou uma propriedade marcante. Dessa forma, podem ser enunciadas cinco famílias
principais:
Ferro fundido cinzento:
Apresenta como elementos de liga fundamentais o Ferro, o Carbono e o Silício. Sua
fratura é de coloração escura devido a grande parcela de Carbono em estado livre na
forma de grafita lamelar, estando a outra parcela combinada na forma de carboneto de
Ferro (Fe3C). Sua resistência mecânica se dá numa faixa de 100 a 400 Mpa, possuindo
um pequeno alongamento. As lamelas de grafita garantem valores de condutividade
térmica notáveis, o que faz com que o material seja comumente empregado em peças
vítimas de fadiga térmica como tambores e discos de freio. São conhecidos também por
sua grande capacidade de absorção de vibrações, sendo essencial na construção de
componentes como: blocos de motor e bases de grandes máquinas, alvos de grandes
ruídos.
Ferro fundido nodular:
Caracteriza-se por apresentar grafita livre na forma nodular devido a um tratamento
feito ainda no estado líquido. Esse tratamento confere uma grande ductilidade ao ferro,
podendo muitas vezes ser denominado ferro fundido dúctil. Suas características
mecânicas variam com grandes amplitudes: limite de resistência, de 380 a 1300 MPa e
valores de alongamento que vão de 2 a 22%; definidos pelo tipo de matriz. Aplicações
típicas incluem girabrequins, carcaças, componentes hidráulicos, suportes de freio,
Figura 1 Microestrutura de um ferro
fundido cinzento (1) Figura 2 Microestrutura de um ferro
fundido cinzento com veios de grafita
grandes (1)
engrenagens, peças de suspensão de veículos, entre outros.
Ferro fundido branco:
Assim como o cinzento, apresenta os elementos de ligas fundamentais Ferro, Carbono e
Silício. Essa liga apresenta fratura de coloração clara devido ao fato de que, graças à
maneira de fabricação e menor teor de Silício, seu Carbono apresenta-se quase
inteiramente na forma combinada (Fe3C). Os ferros fundidos brancos apresentam
elevada resistência ao desgaste e dureza, o que os torna de difícil usinagem. Devido as
suas propriedades, é utilizado na fabricação de equipamentos para a moagem de
minérios, pás de escavadeiras e outros componentes similares.
Ferro fundido maleável:
Ferro obtido por um tratamento térmico do ferro branco. Denominado maleabilização,
pode ser por dois processos diferentes: grafitização (ferro maleável preto, ou de núcleo
preto tipo americano) ou de descarbonetação (ferro fundido maleável branco ou de
núcleo branco tipo europeu). Essa família foi a primeira a apresentar grandes
alongamentos, porém foram substituídas pelo ferro nodular frente a vantagens
econômicas e técnicas, tendo ainda aplicações em conexões de fluídos.
Figura 3 Microestrutura de um ferro
fundido nodular (1) Figura 4 Microestrutura de ferro fundido
nodular de matriz martensítica
Figura 5 Microestrutura de um ferro
fundido branco (1) Figura 6 Microestrutura de um ferro
fundido branco (18)
Ferro fundido de grafita compactada:
Possui as grafitas na forma de escamas que lembram vermes (daí outra denominação,
vermicular). Esse tipo de liga, assim como o nodular, requer a adição de elementos
especiais como terras raras e titânio que reduzem a formação de grafita esferoidal. É um
material de desenvolvimento recente que se coloca entre o cinzento e o nodular,
apresentando uma boa fundibilidade, com resistência mecânica e ductibilidade
apreciáveis também intermediárias entre os citados. Blocos de motores a diesel são
peças normalmente vazadas com essa liga.
2.1.1.1. FERRO FUNDIDO NODULAR
O ferro fundido, dúctil ou nodular caracteriza-se pela ductilidade, tenacidade e
resistência mecânica. A característica mais importante, entretanto, relacionado com a
resistência mecânica, é o limite de escoamento, mais elevado no ferro fundido nodular
do que no ferros cinzento, maleável e mesmo nos aços-carbono comuns (sem elementos
de liga). (1)
A forma esferoidal da grafita garante a não interrupção brusca da matriz,
averiguando assim melhor ductilidade e tenacidade já que evita uma grande
concentração de tensões.
Apesar de ser um material relativamente recente - o início de sua fabricação em
escala industrial data de 1949 - o ferro fundido nodular ocupa posição de destaque entre
as ligas fundidas, sendo sua produção superada apenas pelos ferros fundidos cinzentos e
pelos aços. (3)
A composição química é semelhante a dos ferros cinzentos. A tabela a seguir
Figura 8 Microestrutura de um ferro
fundido maleável (1) Figura 7 Microestrutura de um ferro
fundido maleável (19)
mostra ligas bases para a produção do mesmo.
O tipo 1 corresponde, na estrutura bruta de fusão ou pós-normalização, aos de
matriz perlítica. O tipo 2 apresenta na estrutura bruta de fusão estrutura ferrítico-
perlítica e quando feito tratamento térmico, perlítica ou ferrítica. O tipo 3 é conhecido
pela elevada resistência ao choque. No estado bruto de fusão é ferrítico. O tipo 4
também tem grande resistência ao choque e matriz ferrítica.
A fim de se obter a grafita esferoidal são adicionados nodulizantes como
magnésio e cério. Geralmente é utilizado o magnésio na forma de ligas ou sem liga. Sua
adição resulta numa violenta reação em que o magnésio vaporiza atravessando todo o
ferro líquido, diminuindo o teor de enxofre e provocando a formação dos nódulos de
grafita.
A grafita tem estrutura hexagonal, e na solidificação, dependendo da velocidade
de crescimento na direção dos planos basal e prismático, assume formas nodular ou
lamelar, respectivamente. Em ligas Fe-C puras a direção preferida para crescer é a do
plano basal, porque este plano tem baixa energia interfacial com o líquido.
O crescimento no plano basal resulta em grafita nodular. Porém, elementos
tensoativos (oxigênio e enxofre) tendem a ser adsorvidos no plano prismático,
reduzindo a sua energia interfacial, que atinge valores menores que no plano basal.
Resultando na grafita lamelar, que é mais usual por esses elementos serem sempre
presentes nos ferros fundidos comerciais. Adicionando magnésio, ou outro elemento
nodularizante, remove- se o oxigênio e o enxofre da solução, alterando as energias
interfaciais e favorecendo novamente o crescimento da grafita segundo o plano basal.
(4)
Tabela 1 Diferentes composições básicas para a produção de ferro fundido nodular (1)
Segundo a norma ISO 945-1: 2008, a grafita é classificada de acordo com a sua
morfologia como mostra a Figura 14, onde a forma VI é a nodular.
Na avaliação da qualidade da microestrutura de um ferro fundido nodular deve-
se atentar a três principais aspectos em relação aos seus nódulos:
Quantidade de nódulos por unidade de área:
O número de nódulos é afetado, mormente por: temperatura de vazamento, taxa de
solidificação e inoculação. Uma alta temperatura de vazamento gera uma pequena
quantidade de nódulos assim como uma baixa taxa de solidificação. Uma eficiente
inoculação leva a um bom número de nódulos.
Grau de nodularidade:
Esse aspecto se relaciona com o formato resultante da grafita após o processo de
nodularização. Quão mais alta a porcentagem, mais esférica estará o nódulo. Embora
Figura 10 Estrutura hexagonal da
grafita (20)
Figura 9 O crescimento na direção C
(plano basal) resulta em grafita
nodular, enquanto o crescimento na
direção A (plano prismático) produz
grafita lamelar (20)
Figura 11 Morfologia da grafita segundo a norma ISO 945-1:
2008 (1)
sempre se tente alcançar o 100 %, geralmente o valor de 85% já é satisfatório. Variantes
de processo como a taxa de solidificação e o processo de nodularização são
determinantes nesse aspecto. Uma taxa de solidificação baixa pode gerar nódulos
fadigados, ou seja, esfericidade comprometida. Teores de Mg acima de 0,6% e abaixo
de 0,3% também causam o mesmo efeito.
Tamanho de nódulos:
Geralmente, está associado ao número de nódulos, uma vez que quando são grandes são
em menor número. A taxa de solidificação, inoculação e composição química são
fatores de processo diretamente ligados a esse quesito. Inoculações bem feitas geram
nódulos menores. O contrário ocorre quando a taxa de solidificação é lenta e os níveis
de C e Si são altos.
Uma vez que os critérios acima não são atendidos as propriedades mecânicas da
liga começam a se degenerar, atingindo principalmente os valores de limite de
resistência, alongamento, resistência ao impacto, limite de fadiga, tenacidade à fratura,
entre outros.
Há diferentes formas irregulares de grafita em ferros fundidos, entre elas grafita
explodida, grafita em grumos ou chunky, grafita vermicular, grafita estrela ou spiky e
grafita lamelar. A presença de grafita vermicular representa um defeito de
microestrutura, tendo um efeito acentuado principalmente na resistência ao impacto e
tenacidade. Por exemplo, para um ferro fundido nodular ferrítico, a presença de 8% de
grafita vermicular reduz o alongamento em cerca de 30%. (3) A ocorrência de grafita
vermicular geralmente está associada com baixos teores de magnésio e contaminações
de titânio. (5)
2.2. ENSAIOS NÃO DESTRUTIVOS
Os ensaios não destrutivos são meios utilizados pela indústria para o controle de
qualidade. Eles são realizados normalmente em peças acabadas ou semiacabadas e sua
principal vantagem é a não alteração das características físicas e químicas do produto,
podendo assim ser feito o controle de suas especificações sem que haja o seu descarte.
Contribuem para a qualidade dos bens e serviços, redução de custo, preservação
da vida e do meio ambiente, sendo fator de competitividade para as empresas que os
utilizam. Os ensaios não destrutivos incluem métodos capazes de proporcionar
informações a respeito do teor de defeitos de um determinado produto, das
características tecnológicas de um material, ou ainda, da monitoração da degradação em
serviço de componentes, equipamentos e estruturas. (6)
O método a ser utilizado vai depender do tipo de característica e o tipo de
material que se quer aferir com o teste. Dessa forma, é sugerido o conhecimento geral
dos métodos disponíveis a fim de ser possível a melhor escolha. São feitos em peças
soldadas, fundidas, forjadas, laminadas, entre outros, atendendo muitos setores como o
petroquímico, nuclear, aeroespacial, siderúrgico, naval, automotivo, rodoviário etc.
Os tipos mais conhecidos, entre outros, são:
Inspeção visual
Partículas magnéticas
Líquidos penetrantes
Ultrassom
Radiografia
Emissão acústica
Correntes parasitas
Com o método escolhido alguns requisitos são necessários para a realização do
ensaio: pessoal treinado e qualificado, um procedimento definido, um sistema de
registro dos dados e uma norma que facilite a interpretação dos resultados.
2.2.1. ENSAIO DE ULTRASSOM
O ensaio de ultrassom se baseia nos fenômenos de refração e de reflexão de
ondas sonoras de alta frequência no meio estudado. Através desse ensaio é possível a
detecção de trincas, medição de espessuras e a caracterização de certos materiais.
As ondas se propagam através do material, com suas propriedades e
comportamento dependentes de suas características físicas (velocidade, frequência e
comprimento de onda basicamente) e das características dos materiais onde se
propagam (tamanho de grão, tamanho da rede cristalina, densidade, módulo de
elasticidade, entre outras).
Em geral, os equipamentos de ultrassom monitoram o tempo de propagação da
onda sônica até o seu tempo de chegada ou retorno ao cabeçote e a quantidade de
energia que retorna para este (podendo-se analisar a atenuação sônica provocada pela
propagação da onda em certo material).
Na inspeção de materiais duas técnicas podem ser utilizadas:
Técnica de impulso eco ou pulso eco
Nesse método se utiliza apenas um cabeçote atuando como emissor/receptor da
energia sônica. É o mais utilizado e comum no ensaio ultrassônico. Atende:
Medição de espessuras;
Controle de corrosão;
Localização, dimensionamento e avaliação de descontinuidades;
Determinação da velocidade sônica de materiais.
Técnica de Transparência
Caracteriza-se pelo uso de dois cabeçotes na inspeção, um atuando na emissão
da onda ultrassônica e outro na sua recepção. É necessário o alinhamento dos
cabeçotes, um de cada lado da peça a ser ensaiada. Não se tem condições de
localizar a profundidade e o tamanho da descontinuidade, por isso, é utilizado
para inspeções do tipo Passa x Não Passa, muito aplicado em peças produzidas
em grande quantidade.
Basicamente, o aparelho de ultrassom contém circuitos eletrônicos especiais que
permitem transmitir ao cristal piezelétrico, através do cabo coaxial, uma série de pulsos
elétricos controlados, transformados pelo mesmo em ondas ultrassônicas. Os sinais
captados no cristal são mostrados na tela em forma de pulsos luminosos denominados
“ecos”, que podem ser regulados tanto na amplitude quanto na posição na tela graduada
e se constituem no registro das descontinuidades encontradas no interior do material.
O aparelho de ultrassom é fundamentalmente um osciloscópio projetado para
medir o tempo de percurso do som na peça ensaiada através da relação: na
qual o espaço percorrido (x) é proporcional do tempo (t) e a velocidade de propagação
(v), no material.
Assim, este ensaio pode ser usado para (6):
a) Determinar espessuras de paredes, quando se conhece a velocidade da onda e
o tempo entre a emissão do pulso a captura do eco;
b) Conhecer a velocidade com que o som se propaga no material, sabendo-se a
espessura da parte analisada e o tempo entre pulso e eco, e
c) Identificar defeitos internos através da diferenciação dos ecos de fundo da
peça com outros ecos inesperados, que acusam descontinuidades como trincas,
pela análise do espectro de eco.
A inspeção por ultrassom de peças fabricadas em aço ou ferro fundido, sempre
foi um desafio para a indústria de base, em razão das muitas estruturas que podem
apresentar tais materiais, das espessuras envolvidas, do acabamento superficial das
peças, das formas geométricas e outras. Como regra geral, sabemos que as estruturas
fundidas não permitem que se use altas frequências ultrassônicas (igual ou acima de 4
MHz), e, portanto baixas frequências em torno de 0,5 a 2 MHz são mais adequadas. (7)
(8) (9)
2.2.1.1. DETERMINAÇÃO DO GRAU DE NODULARIZAÇÃO VIA
ULTRASSOM
A velocidade do som em um material depende muito de sua microestrutura;
dependendo dela haverá melhores ou piores condições de propagação. Dessa forma,
mantendo-se a matriz constante em um ferro fundido, as grafitas é que vão determinar a
velocidade.
A forma esférica grafítica é a que mais favorece a dispersão da onda sônica.
Sendo assim, quanto maior o grau de nodularização maior será a velocidade obtida.
2.3. MSA
O termo MSA deriva do inglês Measurement System Analysis (Análise de
sistemas de medição). É um tipo de análise que usa ferramentas matemáticas para
determinar a quantidade de variação de um sistema de medição. Trata-se de um método
objetivo que garante a validade de um aferimento e minimiza os fatores que poderiam
excessivamente contribuir para a variação nos dados coletados.
As componentes – citadas a seguir – de erro de medição devem ser estudadas e
quantificadas antes de se estabelecer a capacidade do processo e se fazer decisões
baseadas em dados provindos do sistema em questão. Embora, normalmente, seja um
processo que demande certo tempo e possa diminuir a velocidade de implantação de um
projeto, deve ser feito, haja vista que pode evitar decisões equivocadas e, por
conseguinte, prejuízo financeiro.
Exatidão
Resolução
Linearidade
Estabilidade
Repetividade e Reprodutibilidade (R&R)
A exatidão se define pela diferença do valor real e o valor obtido. Ela representa
o quão próximo o valor avaliado está de um alvo previamente definido. A precisão é
diferente da exatidão e essa é aferida no teste de R&R no quesito repetibilidade.
A resolução vai depender do que se está mensurando. Majoritariamente, se adota
a regra 10-bucket rule. Ela define que, se seu sistema de medição demanda, por
exemplo, duas casas decimais (x,xx), deve-se dividir por dez. Sendo assim, os dados a
serem coletados terão três casas decimais (x,xxx). De tal modo, o sistema será capaz de
detectar quaisquer mudanças que ocorram. Esse é um dos problemas mais fáceis de
resolver em um sistema de medições, já que basta a troca por um aparelho mais
sensível. (10)
A linearidade se refere à capacidade do instrumento de medida de medir valores
de grande diferença entre si com a mesma fidelidade. Por exemplo, quando se pesa em
uma balança de banheiro um pequeno cachorro de 10 Kg e um homem de 90Kg. (10)
A estabilidade normalmente é analisada através de cartas de controle (gráfico de
dados x observação) assegurando a constância dos valores obtidos em relação ao tempo.
(11)
A repetibilidade e a reprodutividade determinam a variação que ocorre entre as
medições realizadas por um operador (repetibilidade) e entre as medições realizadas por
operadores diferentes (reprodutibilidade). Esse teste foi realizado durante as atividades
de estágio e por isso será descrita com mais detalhes a metodologia de avaliação dos
parâmetros supracitados. (11)
2.3.1. R&R
O teste é feito normalmente com dois ou três operadores. O número de amostras
e o número de medições por amostra, multiplicados, devem resultar em um valor maior
ou igual a 15, sendo que, quanto maior esse número, mais confiável se torna o resultado.
Quando o teste está sendo realizado é essencial que as amostras sejam
totalmente aleatorizadas para que o operador, mesmo que inconscientemente, não force
resultados antes obtidos. No entanto, as amostras devem ser numeradas a fim de que o
responsável pelo registro dos dados possa o fazer corretamente.
Dois principais resultados são obtidos com o teste:
a) % R&R, baseado no desvio padrão;
b) O número de categorias distintas baseadas no processo de variação.
O ideal é que ambas as categorias estejam na zona verde. Examinando a figura
abaixo se vê os limites de aceitação para cada categoria.
Figura 12 Limites de aceitação para um teste de repetitividade e reprodutibilidade (12)
2.4. CARTA DE CONTROLE
É uma das principais técnicas do controle estatístico de processo (CEP). A carta
de controle é uma apresentação gráfica de uma característica da qualidade que foi
medida ou calculada a partir da amostra versus o número da amostra ou tempo. A carta
de controle contém uma linha central, representando o valor médio da característica da
qualidade que corresponde ao estado sob controle (isto é, apenas as causas aleatórias
estão presentes), e duas outras linhas horizontais, chamadas o limite superior de
controle (LSC) e limite inferior de controle (LIC), como mostrado na figura 13. (13)
Esses limites de controle são escolhidos de modo que, se o processo está sob
controle, praticamente todos os pontos amostrais estarão entre eles. Se os pontos
estiverem obedecendo às regras do CEP, o processo é considerado sob controle, não
sendo necessária qualquer ação. No entanto, um ponto que caia fora dos limites é
interpretado como evidência de que o processo esta fora de controle, sendo necessárias
investigação e ação corretiva para encontrar e eliminar a causa ou causas responsáveis
por esse comportamento. É costume unir os pontos amostrais na carta de controle por
segmentos de reta, de modo a facilitar a visualização da evolução da sequência de
pontos ao longo do tempo. Um processo, sob controle, onde a característica a ser
Figura 13 Exemplo de carta de controle
controlada tenha média fixada em µ e desvio padrão igual a σ, sua média amostral X
(variável aleatória a ser controlada) é tal que:
P(LIC ≤ X ≤ LSC) = 1-α
Onde: LIC é o limite inferior de controle, LSC é o limite superior de controle, α
é uma fração arbitrária e pequena.
Os limites LIC e LSC são chamados de limites probabilísticos e a probabilidade
de uma observação da variável aleatória situar-se fora desses limites é muito pequena
dado o valor de α. Uma das maneiras de determinar esses controles da carta é através
das fórmulas abaixo (14):
LSC = X + A2R e LIC = X - A2R
Onde X é a média dos valores, R é a amplitude do subgrupo e A2 é tabelado e
depende da quantidade de subgrupos.
2.4.1. LIMITES DE CONTROLE, LIMITES DE ESPECIFICAÇÃO E
LIMITES NATURAIS DE TOLERÂNCIA
É necessário enfatizar que não há qualquer conexão ou relação entre os limites
de controle nas cartas e os limites de especificação do processo, pois os limites de
controle (LIC e LSC) são gerados pela variabilidade natural do processo (medida pelo
desvio padrão σ do processo), isto é, pelos limites naturais de tolerância, que são os
limites acima e abaixo da média do processo, que por sua vez, são representados por
LNTS (limite natural de tolerância superior) e LNTI (limite natural de tolerância
inferior). Já os limites de especificação (LIE e LSE) são determinados externamente, ou
seja, pela gerência, pelos engenheiros de produção, pelos designers, etc. (15).
2.5. CORRELAÇÃO
Diz-se que existe correlação entre duas ou mais variáveis quando as alterações
sofridas por uma delas são acompanhadas por modificações nas outras. Ou seja, no caso
de duas variáveis x e y os aumentos (ou diminuições) em x correspondem a aumentos
(ou diminuições) em y.
Assim, a correlação revela se existe uma relação funcional entre uma variável e
as restantes. Uma vez caracterizada esta relação, procura-se descrevê-la sob forma
matemática, através de uma função. A estimação dos parâmetros dessa função
matemática é o objeto da regressão (15).
Uma medida do grau e do sinal da correlação é dada pela covariância entre as
duas variáveis aleatórias X e Y que é uma medida numérica de associação linear
existente entre elas, e definida por:
( )
[∑
∑ ∑
]
É mais conveniente usar para medida de correlação, o coeficiente de correlação
linear de Pearson, como estimador de xxy, definido por:
( )
√
√
∑ ∑ ∑
[[∑ (∑ )
] [∑
(∑ )
]]
⁄
( ) ⁄
√
√
Onde:
∑ ∑ ∑
; ∑
(∑ )
; ∑
(∑ )
A partir de X e Y são determinadas todas as somas necessárias para este cálculo:
O coeficiente de correlação xxy linear é um número puro que varia de –1 a +1 e
sua interpretação dependerá do valor numérico e do sinal, como segue:
3. DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES
3.1. PROJETO DE SUBSTITUIÇÃO DO MÉTODO METALOGRÁFICO
PELO MÉTODO ULTRASSÔNICO NA VERIFICAÇÃO DO GRAU DE
NODULARIDADE DO FERRO FUNDIDO NODULAR
3.1.1. HISTÓRICO DO PROJETO
Sendo este que lhes escreve o quarto estagiário a lidar com tal projeto, um
verdadeiro histórico foi criado dentro da Wetzel em relação ao que já foi realizado.
O primeiro estagiário foi responsável pela identificação da necessidade de se
mudar o método de verificação do grau de nodularização. Começou o seu trabalho pela
determinação do corpo de prova - já que o que é utilizado pela Metalografia não atende
a requisitos básicos do ultrassom como área mínima para a acoplagem do transdutor e
uniformidade de dimensões entre os corpos de prova. Após, determinou o procedimento
para a retirada, na fundição, dos corpos de prova, garantindo uma matriz uniforme em
qualquer corpo, independente da liga vazada; um corpo isento de trincas e com reduzido
número de defeitos de fundição. Com isso o ensaio de ultrassom tornou-se possível, já
que com matrizes diferentes, os resultados entre ensaios não poderiam ser conclusivos.
Outra conquista foi o projeto e execução do mesmo de um dispositivo mecânico capaz
de uniformizar o ensaio, independente do operador.
O segundo continuou o trabalho através da determinação dos limites de
velocidade considerando o percentual aceito mínimo de grau de nodularização 95%. Os
resultados obtidos foram importantes para o entendimento da viabilidade do método,
porém não se mostrou útil para a aplicação prática, já que a Wetzel trabalha com
percentuais mínimos de 85% para corpos de prova retirados na hora do vazamento e
90% para peças.
O terceiro estagiário percebeu a necessidade de maior agilidade no procedimento
de preparação do corpo de prova. Sendo assim, eliminou a etapa de retificação e iniciou
os testes com corpos de prova de acabamento superficial bruto. Seus testes verificaram
que o molde de areia Cold Box se mostrou inadequado devido ao sofrível acabamento.
Continuou-se com os moldes Cold Box, porém agora pintados com tintas de silicato de
alumínio diluídas ou em álcool ou em água. Verificou-se que por mais que os moldes
pintados possuíssem excelente acabamento superficial, a precisão dimensional era
prejudicada já que na pintura não é possível o controle da camada de tinta. Outro tópico
verificado é que ao se utilizar o molde Cold Box, um ângulo de saída é necessário
prejudicando o paralelismo das faces a serem analisadas, um fator importante para a
repetibilidade do ensaio. Partiu-se então para os moldes em areia Shell que por poderem
ser bipartidos, não necessitam de ângulo de saída; apresentam excelente acabamento
superficial e notável precisão dimensional, porém são de elevado custo. O projeto do
molde Shell foi feito e está em execução. No entanto, devido a grande carga de trabalho
da ferramentaria, o ferramental ainda não ficou pronto, inviabilizando testes de
efetividade. Ele realizou ainda testes que avaliam a repetibilidade e a reprodutividade do
dispositivo mecânico. Os resultados foram pífios, sendo necessário o aperfeiçoamento.
A seguir um quadro resumindo os resultados obtidos até o último estagiário:
Tabela 2 Contribuições de cada estagiário que já lidou com o projeto
Estagiário Contribuição
1 º
Corpo de prova;
Procedimento para a retirada do corpo de prova;
Procedimento de ensaio;
Projeto do dispositivo mecanizado para uniformização do ensaio.
2 º Limites de controle para um grau de nodularização de 95%.
3 º
Eliminação do processo de retificação dos corpos de prova;
Início dos testes em corpos de prova as cast;
R&R demonstrando a necessidade de aprimoramento do sistema de
medição.
3.1.2. MATERIAIS E MÉTODOS
O principal objetivo desse trabalho é continuar o projeto de substituição do
método metalográfico pelo método ultrassônico na análise do grau de nodularização do
ferro fundido nodular produzido pela Wetzel.
Com os trabalhos realizados ainda não é possível a implantação do método, já
que os testes de R&R demonstraram valores irrisórios. Apontaram-se quatro principais
possíveis causas para essa deficiência: a falta de paralelismo entre as faces analisadas,
acabamento superficial ruim, instabilidade do suporte do dispositivo de padronização e
não uniformidade na força aplicada no cabeçote de ultrassom.
Dessa forma os propósitos desse estágio foram definidos com o intento de dar
mais um passo na implantação desse ensaio na divisão Ferro. Sendo assim, far-se-á, a
seguir, uma descrição de cada atividade realizada em prol do projeto.
3.1.2.1. MOLDE SHELL
A necessidade de aprimoramento no sistema de medição se mostrou necessária
depois de testes de R&R que se mostraram abaixo das expectativas. O molde shell se
mostrou uma boa opção por resolucionar duas das causas apontadas mantendo a
eficiência e a rapidez do ensaio.
O corpo de prova originado de um molde Shell apresentará melhor acabamento
superficial e, principalmente, eliminará a falta de paralelismo entra as faces de análise.
Com isso, esperam-se melhores resultados principalmente em termos de repetibilidade.
O projeto foi realizado respeitando o formato prévio do corpo de prova,
esperando assim que esse apresente as mesmas características idealizadas anteriormente,
como área mínima para acoplamento do ultrassom e baixo nível de defeitos de fundição.
Em volta do molde, no momento de vazamento, deverá ser colocada uma jaqueta
evitando que o mesmo se abra, já que é bipartido. A seguir, o projeto desenvolvido:
Figura 14 Projeto do corpo de prova em molde shell
O ferramental para o molde foi iniciado, entretanto, não finalizado a tempo para
testes práticos; assim, tal tarefa fica a encargo do próximo estagiário.
3.1.2.2. ALTERAÇÕES NO DISPOSITIVO MECÂNICO DE
PADRONIZAÇÃO DE ENSAIO
Conforme já esposado, a Reprodutibilidade e a Repetividade do método de
medição atual não é satisfatória. Sob tal dicção, trabalhou-se para a adequação do
mesmo a fim de melhorar esses parâmetros. Espera-se que dois dos problemas
apontados como raízes da deficiência sejam resolvidos com o uso do corpo de prova
Shell. No entanto, dois aspectos ainda precisam ser analisados: o suporte e a
uniformização da força aplicada sobre o cabeçote ultrassônico.
3.1.2.2.1. NOVO PROJETO DO SUPORTE PARA O CORPO
DE PROVA
No intuito de mudar o suporte atual que se mostra bastante instável, projetou-se
um novo com um ponto de apoio maior.
[A]
[B]
[C]
[D]
Figura 15 Desenho do corpo do suporte do dispositivo mecânico e o novo e velho cabeçote
A figura 15.A e 15.B representam o suporte que é localizado, como pode ser
visto no círculo tracejado da figura 16.A , no dispositivo. As figuras 15.C e 15.D
representam, respectivamente, o cabeçote antigo e o novo. O cabeçote se posiciona no
suporte na área indicada pelos círculos tracejados na figura 15.A e 15.B.
A alteração fez com que o corpo de prova se portasse mais estavelmente durante
o ensaio, possibilitando o aumento da confiabilidade do método. Para comprovar isso
foram feitos novos teste de R&R; os resultados são mostrados abaixo:
[A] [B]
Figura 16 Desenho do dispositivo mecânico de padronização de ensaio
Data: Analista:
Denominação:
Número: Resolução: 1 Descrição:
Denominação: Unidade de Medida: m/s Casas decimais: 4
Número: Resolução: 1 Valor de Referência:
Denominação:
Número: Resolução: 1
Peça 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Avaliador A:
Medida 1 5459 5452 5473 5480 5454 5452 5479 5475 5438 5437
Medida 2 5434 5493 5418 5465 5418 5433 5437 5449 5460 5443
Medida 3 5490 5462 5439 5483 5482 5464 5496 5487 5469 5425
Média 5461 5469 5443,3333 5476 5451,333 5449,6667 5470,667 5470,333 5455,6667 5435 5458,2
Amplitude 56 41 55 18 64 31 59 38 31 18 41,1
Avaliador B:
Medida 1 5467 5501 5477 5480 5461 5456 5480 5413 5431 5469
Medida 2 5449 5461 5483 5505 5480 5478 5490 5470 5470 5465
Medida 3 5459 5459 5487 5495 5474 5475 5478 5459 5465 5451
Média 5458,3333 5473,667 5482,3333 5493,3333 5471,667 5469,6667 5482,667 5447,333 5455,3333 5461,667 5469,6
Amplitude 18 42 10 25 19 22 12 57 39 18 26,2
Avaliador C:
Medida 1
Medida 2
Medida 3
Média
Amplitude
Média peça 5459,66665 5471,333 5462,8333 5484,66665 5461,5 5459,6667 5476,667 5458,833 5455,5 5448,333 5463,9
LIC: 0 m/s LSC: 86,6488 m/s Todas as amplitudes estão sob controle
LIC: 5429,4761 m/s LSC: 5498,324 m/s Existem 0% das médias fora dos limites de controle.
(0 de um total de 20)
Análise da Repetitividade e da Reprodutibilidade
Repetitividade VE: Processo de Medição R&R: Variação Peça-a-peça VP:
R médio: 33,65 m/s σGRR: 21,02063 m/s Rp: 36,3333 m/s
σVE: 19,7454509 m/s R&R 82,4009 m/s σVP: 11,4289804 m/s
VE: 77,4022 m/s %R&R: 206 % VP: 44,8016 m/s
%VE: 193,51 % ndc: 1 %VP: 112 %
Reprodutibilidade VA: Variação Total VT:
xdif : 11,4 m/s σVT: 23,9267 m/s
σVA: 7,21000922 m/s VT: 93,7927 m/s
VA: 28,2632 m/s
%VA: 70,66 %
Nível de confiança(%):
END-006
A
Observação:
(selecionar 95%,95,45% 99% ou 99,7%)
95
2/9/2011 Eduardo
B
40
0
Dispositivo de Medição
Medidor de Velocidade
0
END-006
Medidor de Velocidade
Altura
Característica
EnsaioAvaliação do Procedimento de Medição
Repetitividade e Reprodutibilidade (média e amplitude)
I-END3
54005410542054305440545054605470548054905500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Gráfico das MédiasA
B
LIC
LSC
C
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Gráficos das Amplitudes de Repetitividade
Amplitude
LIC
LSC
A BC
Tabela 3 R&R do antigo suporte
Data: Analista:
Denominação:
Número: Resolução: 1 Descrição:
Denominação: Unidade de Medida: m/s Casas decimais: 4
Número: Resolução: 1 Valor de Referência:
Denominação:
Número: Resolução: 1
Peça 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Avaliador A:
Medida 1 5436 5465 5504 5467 5481 5471 5461 5475 5497 5458
Medida 2 5429 5455 5515 5460 5478 5466 5454 5468 5495 5454
Medida 3 5438 5463 5510 5467 5478 5465 5451 5468 5491 5460
Média 5434,3333 5461 5509,6667 5464,6667 5479 5467,3333 5455,333 5470,333 5494,3333 5457,333 5469,333
Amplitude 9 10 11 7 3 6 10 7 6 6 7,5
Avaliador B:
Medida 1 5430 5459 5505 5465 5473 5480 5461 5475 5496 5476
Medida 2 5442 5470 5510 5468 5486 5474 5487 5476 5501 5456
Medida 3 5452 5472 5516 5476 5504 5488 5462 5482 5513 5470
Média 5441,3333 5467 5510,3333 5469,6667 5487,667 5480,6667 5470 5477,667 5503,3333 5467,333 5477,5
Amplitude 22 13 11 11 31 14 26 7 17 20 17,2
Avaliador C:
Medida 1
Medida 2
Medida 3
Média
Amplitude
Média peça 5437,8333 5464 5510 5467,1667 5483,333 5474 5462,667 5474 5498,8333 5462,333 5473,417
LIC: 0 m/s LSC: 31,8013 m/s Todas as amplitudes estão sob controle
LIC: 5460,7827 m/s LSC: 5486,0508 m/s Existem 45% das médias fora dos limites de controle.
(9 de um total de 20)
Análise da Repetitividade e da Reprodutibilidade
Repetitividade VE: Processo de Medição R&R: Variação Peça-a-peça VP:
R médio: 12,35 m/s σGRR: 9,171361 m/s Rp: 72,1667 m/s
σVE: 7,24684454 m/s R&R 35,9517 m/s σVP: 22,7007125 m/s
VE: 28,4076 m/s %R&R: 89,88 % VP: 88,9868 m/s
%VE: 71,02 % ndc: 4 %VP: 222,47 %
Reprodutibilidade VA: Variação Total VT:
xdif : 8,1667 m/s σVT: 24,4834 m/s
σVA: 5,62113013 m/s VT: 95,9749 m/s
VA: 22,0348 m/s
%VA: 55,09 %
Nível de confiança(%):
END-006
A
Observação:
(selecionar 95%,95,45% 99% ou 99,7%)
95
2/9/2011 Eduardo
B
40
0
Dispositivo de Medição
Medidor de Velocidade
0
END-006
Medidor de Velocidade
Altura
Característica
EnsaioAvaliação do Procedimento de Medição
Repetitividade e Reprodutibilidade (média e amplitude)
I-END3
5400541054205430544054505460547054805490550055105520553055405550
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Gráfico das MédiasA
B
LIC
LSC
C
0
10
20
30
40
50
60
70
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Gráficos das Amplitudes de Repetitividade
Amplitude
LIC
LSC
A BC
Tabela 4 R&R do novo suporte
Comparando-se os resultados obtidos antes, com o antigo suporte, e depois, com
o novo, vemos que o valor de R&R passou de 201% para 89,88% e o NDC de 1 para 4,
mostrando que houve uma significativa melhora.
O resultado se demonstrou promissor, mas não é suficiente já que não se
posicionou na zona verde como mostra a figura 12. Com o intuito de se melhorar ainda
mais os resultados sugere-se ao próximo estagiário a automatização através de um
pistão pneumático.
3.1.2.2.2. AUTOMATIZAÇÃO DO DISPOSITIVO
MECÂNICO
Abrangendo a última fonte de erro identificada, a uniformização da força
aplicada ao cabeçote ultrassônico, sugere-se a automatização do dispositivo através de
um pistão a ar comprimido. Dessa maneira a força/velocidade de acoplamento será
uniforme, conferindo sempre a mesma espessura de acoplante, fator importante na
confiabilidade do ensaio. (9)
3.1.2.3. RECÁLCULO DOS LIMITES DE CONTROLE
O estudo feito pelo segundo estagiário foi revisado. Dessa vez, todavia,
calculou-se os limites de controle para graus de aceitação de 85%. Utilizou-se os
mesmos dados obtidos outrora.
Assim como primeiramente foi feito, dividiu-se a gama de corpos de prova em
dois grupos: os bons e os ruins, sendo os bons os que estão acima ou são iguais ao grau
de aceitação e os ruins os que estão abaixo desse grau.
Com o novo rearranjo o número de corpos de prova ficou descompensado,
fazendo-se necessária uma nova coleta de corpos de prova a fim de realizar o estudo
com devido número de observações. O recálculo feito não deve ser considerado, já que
não atende a exigência de no mínimo 30 corpos de prova para cada grupo.
Considerando o cálculo para as amostras retiradas logo no vazamento (necessitam ser
iguais ou superiores a 85%) os limites de controle ficam:
Tabela 5 Limites de controle para um grau de 85% de nodularização
Aprovado >5456 m/s
Duvidoso 5456<x<5269 m/s
Reprovado <5269
3.1.2.4. COMPARAÇÃO ENTRE LIGAS DA VELOCIDADE
ULTRASSÔNICA
Desenvolveu-se uma atividade a fim de analisar uma possível diferença entre as
ligas em termos de velocidade ultrassônica. Afinal se realmente esse comportamento
existisse haveria de se recalcular os limites de controle para cada liga.
Para isso recolheu-se sessenta corpos de prova de cada tipo de liga produzida na
Wetzel, excetuando as ligas 7002 e 3518 devido ao sua baixa ocorrência nos planos
diários da produção. Cada um foi retirado de um “panelão” diferente, garantindo a
aleatoriedade das condições (composição, temperatura de vazamento, umidade relativa
do ar, etc.).
Os corpos de prova foram analisados metalograficamente em duas etapas: a
primeira, avaliando o grau de nodularização do mesmo e a segunda, após um ataque
químico, aferindo-se a matriz predominante para que haja a uniformidade entre todos.
Para isso houve uma preparação metalográfica.
3.1.2.4.1. PREPARAÇÃO E ANÁLISE DOS CORPOS DE
PROVA
Para a análise metalográfica e posterior ultrassônica dos corpos de prova deve-se
cortar o massalote fora. O corte deveria ser feito com uma serra do tipo Cut-Off com
líquido refrigerante afim de evitar qualquer transformação na matriz (8). Entretanto, a
serra que se utiliza é uma comum de carbeto de silício sem qualquer tipo de
refrigeração.
Com isso, logo nas primeiras análises metalográficas, notou-se que a matriz
predominante era a perlítica, o que é inesperado, uma vez que o procedimento de
retirada do corpo de prova já tinha sido definido para que a matriz fosse
predominantemente martensítica.
Analisou-se a face oposta ao corte com o intuito de avaliar se o problema estava
no tempo de desmoldagem (3min.) ou se era de outra natureza. Foi encontrada uma
matriz predominante de martensita. Por curiosidade, analisou-se a lateral (local de
análise ultrassônica) e constatou-se que na verdade o corte estava funcionando como um
tipo de “tratamento térmico” com as mesmas características de um revenido
transformando a matriz da amostra (16).
Figura 17 Micrografias explicitando a transição das matrizes ao
longo da lateral do corpo de prova
[A]
[B]
[C]
As micrografias foram retiradas na lateral a ser analisada ultrassonicamente,
começando na superfície oposta ao corte (figura 17.A) até a superfície do corte (figura
17.C). Pode-se ver claramente que na primeira micrografia a matriz é
predominantemente martensítica. Na segunda vemos que começa a haver uma transição
de matrizes. Na terceira a perlita é bem mais notável, tornando-se predominante na
matriz.
Uma vez que o corte por uma máquina Cut-Off é um tanto vagaroso, institui-se
que o tipo de serra não deveria ser alterado mas a face a ser analisada
metalograficamente seria a oposta ao corte, fugindo do problema de transformação
superficial de matriz.
O efeito da serra tradicional não deve afetar o ensaio de ultrassom, uma vez que
é bastante superficial, longe do real local de análise.
A preparação metalográfica foi clássica:
Lixamento: foram utilizadas dois tipos de lixa – 240 e 400 mesh;
Polimento: pano de cerdas curtas e alumina 1,0 µm foram empregados;
Ataque: marble 10’ seguido de nital 3’.
O ataque normalmente era feito somente com o nital pelos antigos estagiários,
contudo, percebeu-se sensível melhora na visualização da estrutura com o novo método,
adotando-se então o novo reagente, sendo produzido este na própria empresa, por ser de
simples composição e preparação.
Após as mudanças no procedimento de preparação para as futuras análises os
corpos de prova foram devidamente analisados e ensaiados no dispositivo mecânico de
padronização.
As análises ultrassônicas foram realizadas pelo estagiário no dispositivo
mecânico. Cada amostra foi medida por três vezes, sendo que se adotou o menor valor
para os testes mostrados adiante. Dessa maneira simulam-se as condições futuras
quando na linha de produção.
A seguir estão os resultados obtidos pelas análises metalográficas e
ultrassônicas:
Nº CP %NOD. %MART. V1 V2 V3 M Nº CP %NOD. %MART. V1 V2 V3 M
2 90 85 5415 5432 5434 5427 1 90 90 5400 5391 5414 5402
5 95 100 5386 5401 5409 5399 3 85 90 5449 5415 5444 5436
8 90 100 5447 5438 5433 5439 20 95 95 5346 5363 5365 5358
11 75 100 5227 5235 5265 5242 21 85 85 5444 5436 5447 5442
15 85 90 5301 5281 5293 5292 27 90 90 5547 5536 5538 5540
19 95 100 5315 5312 5309 5312 33 100 95 5457 5472 5473 5467
23 100 95 5469 5444 5458 5457 35 100 80 5419 5436 5417 5424
26 100 90 5397 5405 5383 5395 39 100 90 5418 5449 5440 5436
28 100 90 5390 5399 5396 5395 44 100 90 5485 5484 5483 5484
34 85 85 5358 5371 5374 5368 46 90 90 5528 5527 5539 5531
36 100 90 5362 5348 5379 5363 47 100 95 5506 5493 5488 5496
41 100 90 5361 5373 5380 5371 48 95 95 5480 5482 5480 5481
42 100 95 5448 5489 5454 5464 49 90 90 5436 5424 5418 5426
55 100 100 5493 5430 5443 5455 53 100 95 5464 5473 5472 5470
77 100 90 5471 5442 5449 5454 60 95 90 5413 5432 5429 5425
78 100 95 5471 5463 5459 5464 61 100 90 5426 5438 5457 5440
79 100 90 5475 5465 5473 5471 63 100 100 5468 5477 5466 5470
80 95 90 5432 5424 5415 5424 85 100 95 5440 5433 5444 5439
81 100 90 5524 5526 5522 5524 86 90 95 5453 5460 5456 5456
82 95 90 5356 5383 5354 5364 87 100 95 5346 5384 5331 5354
83 100 95 5454 5470 5482 5469 94 100 100 5499 5505 5476 5493
84 95 95 5441 5411 5439 5430 105 85 100 5432 5451 5440 5441
90 100 90 5562 5579 5565 5569 106 100 90 5393 5400 5400 5398
96 85 90 5450 5452 5432 5445 107 100 100 5415 5413 5424 5417
97 90 90 5451 5466 5463 5460 108 100 90 5465 5425 5456 5449
98 100 90 5496 5493 5495 5495 109 90 95 5415 5436 5437 5429
99 95 90 5461 5436 5479 5459 110 100 100 5419 5433 5427 5426
100 85 100 5436 5453 5447 5445 111 90 100 5405 5412 5422 5413
101 90 85 5420 5401 5420 5414 112 95 95 5454 5444 5453 5450
102 100 100 5439 5459 5447 5448 113 90 90 5455 5463 5456 5458
103 90 90 5451 5450 5460 5454 114 90 95 5436 5429 5432 5432
104 100 100 5437 5439 5449 5442 115 100 90 5400 5419 5422 5414
116 85 100 5475 5456 5436 5456 118 85 100 5487 5477 5485 5483
117 100 90 5442 5434 5439 5438 119 85 95 5438 5447 5436 5440
158 90 100 5431 5431 5432 5431 120 100 100 5439 5432 5442 5438
159 95 90 5449 5453 5447 5450 121 90 95 5412 5428 5411 5417
160 90 85 5409 5392 5375 5392 122 85 100 5401 5401 5406 5403
161 90 100 5426 5422 5431 5426 123 95 90 5461 5431 5458 5450
162 85 100 5423 5424 5421 5423 142 85 95 5451 5454 5442 5449
163 90 95 5433 5434 5436 5434 143 90 90 5427 5430 5421 5426
164 100 90 5426 5414 5417 5419 144 90 100 5462 5464 5450 5459
165 100 90 5417 5422 5416 5418 145 85 100 5356 5312 5365 5344
166 90 90 5312 5309 5301 5307 146 85 90 5405 5417 5463 5428
167 85 100 5225 5238 5248 5237 147 85 95 5417 5423 5422 5421
168 85 100 5422 5408 5417 5416 148 90 100 5430 5422 5416 5423
169 100 100 5473 5463 5457 5464 149 85 90 5419 5429 5426 5425
187 100 100 5406 5392 5384 5394 150 100 90 5383 5386 5349 5373
188 90 90 5294 5294 5298 5295 151 85 90 5471 5498 5501 5490
189 100 100 5381 5370 5353 5368 214 85 100 5237 5241 5240 5239
190 90 95 5366 5374 5377 5372 215 100 90 5326 5318 5331 5325
191 100 100 5389 5384 5399 5391 216 100 100 5363 5326 5330 5340
192 100 100 5313 5320 5320 5318 217 95 100 5355 5340 5307 5334
193 85 100 5458 5432 5429 5440 218 90 90 5319 5352 5351 5341
194 85 90 5398 5407 5385 5397 219 90 100 5355 5341 5344 5347
195 100 100 5418 5437 5419 5425 220 95 95 5406 5384 5400 5397
196 85 90 5452 5444 5467 5454 221 95 95 5400 5419 5412 5410
197 100 100 5370 5362 5368 5367 222 95 85 5374 5357 5350 5360
198 100 95 5428 5433 5416 5426 223 95 90 5361 5347 5342 5350
199 100 100 5478 5458 5465 5467 224 100 95 5370 5354 5361 5362
200 85 100 5396 5378 5385 5386 225 90 95 5316 5305 5285 5302
3817 4212
Tabela 6 Resultados das análises ultrassônicas e metalográficas das ligas 3817 e 4212
Nº CP %NOD. %MART. V1 V2 V3 M Nº CP %NOD. %MART. V1 V2 V3 M
4 100 95 5445 5444 5452 5447 7 100 95 5315 5293 5304 5304
13 100 95 5487 5491 5431 5470 10 100 90 5417 5416 5411 5415
17 85 90 5348 5337 5357 5347 12 90 95 5292 5302 5290 5295
22 100 90 5404 5412 5402 5406 14 95 95 5414 5390 5385 5396
25 100 95 5415 5403 5412 5410 18 90 70 5323 5326 5327 5325
32 100 90 5446 5453 5433 5444 24 100 90 5402 5395 5399 5399
30 100 95 5436 5421 5435 5431 31 100 90 5465 5465 5460 5463
38 100 90 5395 5397 5402 5398 37 100 85 5397 5399 5395 5397
40 100 95 5435 5452 5453 5447 45 95 90 5409 5404 5421 5411
43 100 90 5376 5382 5385 5381 58 85 90 5309 5302 5326 5312
50 95 95 5412 5402 5398 5404 67 100 95 5388 5387 5419 5398
51 100 90 5388 5388 5408 5395 69 100 90 5383 5392 5383 5386
52 100 100 5445 5455 5444 5448 70 90 90 5343 5358 5365 5355
54 100 100 5470 5470 5480 5473 91 100 95 5360 5374 5382 5372
56 95 90 5426 5428 5429 5428 92 100 95 5463 5448 5456 5456
57 90 85 5438 5462 5439 5446 93 100 95 5436 5423 5418 5426
59 85 90 5430 5434 5433 5432 95 90 95 5406 5413 5426 5415
62 95 95 5417 5442 5436 5432 124 100 100 5378 5364 5383 5375
64 95 85 5385 5406 5401 5397 125 90 95 5424 5411 5436 5424
65 100 85 5411 5436 5433 5427 126 95 85 5453 5456 5467 5459
66 100 90 5442 5441 5442 5442 127 100 100 5470 5456 5474 5467
68 100 95 5380 5375 5390 5382 128 90 100 5491 5489 5498 5493
71 100 95 5422 5430 5420 5424 129 90 95 5446 5448 5441 5445
72 100 100 5429 5425 5430 5428 130 95 95 5438 5428 5433 5433
73 90 95 5435 5427 5439 5434 170 100 100 5460 5451 5440 5450
74 100 90 5456 5462 5460 5459 171 90 90 5450 5459 5460 5456
75 100 100 5429 5437 5437 5434 172 100 95 5461 5466 5468 5465
76 100 95 5426 5421 5430 5426 173 90 100 5438 5457 5445 5447
88 100 95 5407 5414 5402 5408 174 100 90 5436 5440 5443 5440
89 100 90 5419 5442 5427 5429 175 85 100 5420 5419 5440 5426
131 85 95 5391 5384 5390 5388 176 100 90 5415 5417 5414 5415
132 90 90 5425 5447 5419 5430 177 85 100 5357 5349 5386 5364
133 100 90 5436 5444 5434 5438 178 95 100 5339 5341 5332 5337
134 90 90 5445 5459 5465 5456 179 100 100 5384 5359 5395 5379
135 100 90 5410 5431 5418 5420 180 85 85 5377 5348 5380 5368
136 80 100 5321 5330 5333 5328 181 90 95 5415 5411 5406 5411
137 90 100 5461 5460 5460 5460 182 100 95 5422 5416 5418 5419
138 95 95 5444 5439 5445 5443 183 100 90 5387 5388 5395 5390
139 100 100 5506 5505 5517 5509 184 100 95 5439 5462 5466 5456
140 100 100 5484 5513 5475 5491 185 100 90 5325 5326 5328 5326
141 100 90 5440 5436 5433 5436 186 90 85 5411 5428 5425 5421
152 90 90 5427 5439 5424 5430 226 100 90 5358 5350 5360 5356
153 100 90 5435 5442 5436 5438 227 95 95 5318 5331 5344 5331
154 100 90 5443 5447 5438 5443 228 95 100 5314 5316 5322 5317
155 90 90 5425 5443 5422 5430 229 100 100 5321 5322 5326 5323
156 85 90 5418 5418 5414 5417 230 85 90 5394 5384 5373 5384
157 90 90 5457 5471 5444 5457 231 100 85 5160 5183 5160 5168
201 100 95 5412 5419 5417 5416 232 100 100 5338 5326 5361 5342
202 100 90 5384 5402 5395 5394 233 100 90 5421 5413 5423 5419
203 100 100 5414 5422 5407 5414 234 100 95 5380 5376 5375 5377
204 90 90 5276 5290 5290 5285 235 100 90 5348 5350 5355 5351
205 95 90 5322 5330 5312 5321 236 100 100 5285 5283 5313 5294
206 95 100 5360 5378 5397 5378 237 90 100 5215 5195 5202 5204
207 95 100 5418 5418 5440 5425 238 100 100 5115 5105 5103 5108
208 100 90 5385 5397 5392 5391 239 85 100 5342 5360 5362 5355
209 100 100 5357 5359 5362 5359 240 100 100 5289 5306 5290 5295
210 100 95 5343 5325 5315 5328 241 100 100 5423 5416 5395 5411
211 100 100 5349 5336 5327 5337 242 90 90 5452 5438 5433 5441
212 100 95 5447 5441 5422 5437 243 100 90 5412 5400 5395 5402
213 90 95 5390 5387 5390 5389 244 100 90 5408 5408 5407 5408
5007 6003
Tabela 7 Resultados das análises ultrassônicas e metalográficas das ligas 5007 e 6003
Após as análises feitas, foram plotadas cartas de controle de cada liga a fim de se
visualizar as dispersão dos dados e prever algum tipo de tendência de cada liga a ter
uma maior velocidade.
É notável, após uma análise superficial dos limites de controle e média que as
ligas se comportam de maneira igual, sem grandes diferenças. No entanto, deve-se
realizar um teste estatístico com a intenção de averiguar numericamente que essa
uniformidade de comportamento realmente existe.
Para verificar a influência das ligas na velocidade ultrassônica realizou-se um
teste de correlação. O resultado obtido está relacionado abaixo:
Tabela 8 Resultados do teste de correlação
3817 4212 5007 6003 3817 4212 5007 6003
3817 4212 0,006
0,961
5007 0,130 0,373
0,323 0,003 6003 0,267 0,205 0,116 0,039 0,117 0,377
Os primeiros valores são os coeficientes de correlação linear de Pearson seguido
pelos p-valores correspondentes. Os resultados mostraram que a correlação não existe,
uma vez que os p-valores se mostraram muito próximos de zero em relação aos
coeficientes que poderiam indicar qualquer correlação.
Assim, conclui-se que os ensaios rotineiros futuros não precisam ser separados
por liga, já que se assegurando a matriz, a velocidade dependerá somente do formato da
grafita, o que é ideal para o objetivo quisto.
3.1.2.5. RESUMO DOS RESULTADOS
Através das atividades realizadas no intuito de implantar o projeto na linha de
produção chegou-se a resultados que serão resumidos nessa seção.
Por meio dos testes de Repetividade e repetibilidade constatou-se que o novo
cabeçote para o dispositivo de apoio do corpo de prova se mostrou mais eficiente,
sugerindo-se a adoção do mesmo. Concluiu-se também que há a necessidade de ainda
mais aprimoramento no dispositivo mecânico e no corpo de prova.
A mudança no ataque químico foi positiva, pois revelou melhor a microestrutura
do corpo de prova, facilitando a análise de sua matriz.
Ao se analisar metalograficamente os corpos de prova deve-se utilizar a face
oposta ao corte evitando leituras errôneas quanto a matriz da amostra, uma vez que o
corte com a serra disponível gera alteração da microestrutura.
O estudo realizado a fim de se investigar uma possível influência da liga na
velocidade ultrassônica obtida concluiu que essa não existe, podendo, dessa maneira, se
fazer futuramente os ensaios de verificação do grau de nodularização sem que haja a
necessidade da retirada de vários corpos de prova de cada “panelão”.
Dessa maneira pode-se atualizar a tabela 2 que mostra as contribuições de cada
estagiário para o projeto.
Tabela 9 Tabela 2 atualizada com as contribuições recém-instituídas
Estagiário Contribuição
1 º
Corpo de prova;
Procedimento para a retirada do corpo de prova;
Procedimento de ensaio;
Projeto do dispositivo mecanizado para uniformização do ensaio.
2 º Limites de controle para um grau de nodularização de 95%.
3 º
Eliminação do processo de retificação dos corpos de prova;
Início dos testes em corpos de prova as cast;
R&R demonstrando a necessidade de aprimoramento do sistema de
medição.
4 º Adaptações do dispositivo mecânico de ensaio;
Item Valor unitário Quantidade anual Valor
Ácido nítrico 13,00 1,72 22,36
Alumina 402,31 150,00 60346,72
Analista 1500,00 39,00 58500,00
Auxiliar 1000,00 39,00 39000,00
Corpo de prova 2,18 36400,00 79446,64
Disco de corte 20,72 760,00 15749,97
Lixa 240 0,45 1289,00 580,05
Lixa 400 0,53 2363,00 1260,06
Total 254905,80
Gasto Mensal 21242,15
Custo por análise 7,00
Tempo por análise 3'31”
Analista 1500,00 39,00 58500,00
Auxiliar 1000,00 39,00 39000,00
Corpo de Prova 2,19 36400,00 79690,52
Total 177190,52
Gasto Mensal 14765,88
Custo por análise 4,87
Tempo por análise 1'26”
Metalografia
Ultrassom
Economia
Por análise 2,14
Mensal 6476,27
Anual 77715,28
Alterações no procedimento de análise do corpo de prova;
Recálculo dos limites de controle com critérios de classificação de
85% e 90%;
Comprovação que a velocidade ultrassônica independe do material.
3.1.3. COMPARATIVO DE CUSTOS ENTRE O ENSAIO
METALOGRÁFICO E O ULTRASSÔNICO
Com a intenção de se validar a implantação do método ultrassônico, realizou-se
uma análise de custos levando em conta as principais e quantificáveis fontes de gasto.
Os dados foram obtidos do ano de 2010.
Tabela 10 Dados para o comparativo de custos entre ensaios
Tabela 11 Valores poupados com a substituição do método atual
Com uma economia estimada de aproximadamente 6000 reais mensais o projeto
se demonstra ideal para substituir o atual que é caracterizado por laboriosa, morosa e
onerosa execução.
Além disso, com a maior agilidade prevista, caso o tratamento de nodularização
falhe, ações poderão ser tomadas de imediato, ao contrário da maneira atual que
depende de dois funcionários e um longo percurso entre eles.
3.2. MAGMA SOFT
Recentemente a Wetzel S.A. adquiriu um software para assessorar no processo
de fundição, inserindo-o, paulatinamente, dentro da produção. Assim, há um trabalho
concernente à validação do processo de simulação que será conduzido através do uso de
ferramentas computacionais, as quais auxiliarão na avaliação de novas peças fabricadas
pela empresa. Essa nova tecnologia, trará, sem dúvidas, a otimização do processo de
fundição, pois, usando esse software de simulação com o objetivo de avaliar a
capacidade com que o simulador pode prever os defeitos de fundição, espera-se que se
obtenha um maior dinamismo e economia no desenvolvimento de novas peças.
A ferramenta principal a qual auxiliou a execução deste trabalho é conhecida
como MAGMASOFT®. Trata-se de um software computacional, que possui uma ampla
capacidade de simulação do processo de fundição, fazendo isso através da modelagem
matemática da solidificação. O programa é capaz de simular, de maneira gráfica, o
enchimento do conjunto da peça, a sua curva de resfriamento, propriedades mecânicas,
tensões térmicas, porosidades, entre outros. Dessa maneira é possível prever defeitos no
projeto da alimentação ou enchimento.
O software possui um banco de dados das propriedades dos materiais, no entanto
essas se diferem das experimentadas na prática fabril. Por haver essas discordâncias nos
parâmetros, faz-se uma adaptação desses, compatibilizando o programa com o “chão de
fábrica”. Com isso a simulação se torna ainda mais condizente com a realidade.
Para a realização de uma simulação é necessário o fornecimento de dados
específicos da peça como: temperatura de vazamento, composição química, geometria,
tempo de vazamento, entre outros. A coleta dessas informações deve ser feita durante a
passagem da peça pela produção, sendo que quanto mais próximas da realidade forem, mais
características finais da peça poderão ser realmente previstas.
Figura 18 Projeto pronto para a simulação de vazamento
Figura 19 Processo de vazamento
4. CONCLUSÃO
Através da experiência do primeiro estágio curricular na Wetzel – Divisão Ferro
foi possível contrair um grande aprendizado a respeito das mais diversas áreas da
fundição, já que a liberdade oferecida pelo orientador viabilizou a ciência da totalidade
das instalações.
Conhecimento abeira da área da fundição de ferro fundido nodular e cinzento, de
ensaios não destrutivos, de métodos estatísticos, do dia-a-dia da empresa, os problemas
que se depara e como lidar com tais fizeram com que o estágio fosse deveras completo.
Além das atividades citadas no relatório, foi possível aprender muito sobre todos
os processos estados na empresa, desde a fundição em si até os processos de
acabamento final, pois foi permitido que se acompanhasse de perto todas essas
atividades, viabilizando a prática do conteúdo teórico obtido em sala de aula.
O estágio se mostrou bastante desafiador, uma vez que se baseava na
continuação de um projeto de implantação de um novo procedimento na empresa. Dessa
forma procurou-se ao máximo realizar tarefas que pudessem aproximar ainda mais esse
novo meio à pratica.
Como o tempo de permanência na empresa foi relativamente curto, algumas
atividades não puderam ser finalizadas, todavia, foi possível estudar com afinco cada
caso, desenvolvendo projetos que ficarão como tarefa para os próximos estagiários.
5. PLANO DE AÇÕES PARA O PRÓXIMO ESTAGIÁRIO
Por fatores diversos algumas tarefas não puderam ser realizadas. A fim de que o
projeto possa ser concretizado, deixar-se-á sugestões de atividades que possam auxiliar
na finalização do projeto.
1) Automatização do dispositivo mecânico de padronização de ensaio seguido
de novos testes de R&R;
2) Avaliação do corpo de prova em molde Shell;
3) Determinação dos limites de controle para 85%;
4) Continuação dos testes para verificação da influência da liga na velocidade
ultrassônica (3518 e 7002);
5) Plano de implantação do ensaio na linha de produção;
6) Testes com o novo aparelho de ultrassom.
6. BIBLIOGRAFIA
1. Chiaverini, Vicente. Aços e Ferros Fundidos. São Paulo : Associação Brasileira de
Metalurgia e Materiais, 2008.
2. Smith, William F. Structure and properties of engeneering alloys. 2nd. New York :
McGraw-Hill, 1993.
3. Souza Santos, Adalberto Bierrenbach de e Castelo Branco, Carlos Haydt. Metalurgia do
Ferros Fundidos Cinzentos e Nodulares. São Paulo : IPT, 1977.
4. Labrecque, C. e Gagné, M. Ductile iron: fifty years of continuos development. 5th. s.l. :
Canadian Metallurgical Quaterly, 1998. Vol. 37.
5. Pieske, A. A solidificação do ferros fundidos nodulares e os defeitos associados à mesma.
Joinville : ATIJ-SET, 1976. IV Encontro regional de técnicos industriais..
6. Associação Brasileira de Ensaios Não Destrutivos e Inspeção. ABENDI. [Online] [Citado em:
30 de 08 de 2011.] http://www.abendi.org.br/index.php?w=1364&h=768.
7. Andreucci, R. Ensaios por Ultrassom. São Paulo : Abende, 2008.
8. Orlowicz, W., et al., et al. Evaluation of ductile iron casting material quality using
ultrasonic testing. Department of Casting and Welding (1); Faculty of Foundry Engineering (2),
Rzeszóv University of Technology(1); AGH-University of Science and Technology (2).
Rzeszów; Kraków : Elsevier B.V., 2010. p. 8, Artigo.
9. Collins, David N. e Alcheikh, W. Ultrasonic non-destructive evaluation of the matrix
structure and the graphite sahpe in cast iron. University College Dublin. Dublin : Elsevier
Science S.A., 1995. p. 6, Artigo.
10. Sigma, Six. Six Sigma Material. [Online] [Citado em: 2011 de 08 de 31.] http://www.six-
sigma-material.com/MSA.html.
11. Sigma, 6. 6 Sigma.us. [Online] Motorola. [Citado em: 2011 de 08 de 31.]
http://www.6sigma.us/.
12. Fundação Centros de Referência em Tecnologias Inovadoras . Curso CMA 2 - MSA .
Florianópolis : s.n., 2011.
13. Toledo, J. C. Introdução ao CEP - Controle Estatístico de Processo. São Carlos : UFSCar,
2008.
14. Norma de Controle Estatístico do Processo (CEP). s.l. : IQA, 2005.
15. Montgomery, D. C. Introdução ao controle estatístico da qualidade. São Paulo : LTC,
2004.
16. CETEC; FINEP; REDEMAT. Ciência dos Materiais. [Online] [Citado em: 22 de 08 de
2011.] http://www.cienciadosmateriais.org.
17.
18. DEMa. [Online] PUC - Rio de Janeiro. [Citado em: 02 de 09 de 2011.]
http://www.dema.puc-
rio.br/bancodeimagens/optico/metais/ligas_ferrosas/ferros_fundidos/fer_fun_bran2.html.
19. LAMEF, Concurso de Fotomicrografia. FLICKR. [Online] [Citado em: 02 de 09 de
2011.] http://www.flickr.com/photos/concursofotomicrografia/page3/.
20. Gruzlewsy, J. E. Microstruture development during metalcasting. s.l. : AFS, 2000.
ANEXOS
ANEXO 1-HISTÓRICO DA EMPRESA
A história da Wetzel S.A. se inicia quando em 1925, o Sr. Wigand Schmidt
começa suas atividades no setor metalúrgico brasileiro com a fabricação de torneiras e
registros em materiais não ferrosos (ligas de alumínio e ligas de cobre). A pequena
fundição situava-se na rua senador Felipe Schmidt, em uma área de 20 mil metros
quadrados no centro da cidade de Joinville, onde permanecem até hoje as divisões
alumínio e eletrotécnica. Em 11 de abril de 1932, os Sres. Ervin e Arnold Wetzel
tornam-se acionistas da empresa e mudam a razão social para Schmidt Wetzel & Cia.
Na década de 50, a empresa passou a fabricar componentes para instalações elétricas em
alumínio, como por exemplo: buchas, arruelas, conduletes, caixas de passagens e
prensa-cabos. Em 1952 a empresa muda sua denominação para Wetzel & Cia. Ltda. Na
década de 60, a Wetzel ingressou no mercado de componentes para as concessionárias
de energia elétrica, um segmento que apresentava então, grande potencial de
desenvolvimento. Em 1967 a companhia muda sua denominação para metalúrgica
Wetzel S.A.
Acompanhando o ritmo de crescimento do parque industrial de Joinville, em
1971 a empresa instala sua divisão de fundição de ferro na Rua São Paulo, também no
centro da cidade. Esta unidade fabril era destinada à fabricação de eletroferragens em
ferro fundido nodular e cinzento para uso em linhas de transmissão e distribuição de
energia elétrica. Em 1980, a companhia inicia a linha de produção de peças especiais em
alumínio. A companhia começa a acessar mercados mais sofisticados, representados
principalmente pela indústria de autopeças, com investimentos em aperfeiçoamentos
tecnológicos e modernizações. Em 1984 a Wetzel adquire a Foundry Engineers Inc. em
Nova Jersey (EUA), que se torna seu escritório de vendas fora do Brasil, atualmente
localizada em Weston, na Flórida, EUA. Neste mesmo ano a empresa abre o capital
social para negociação de suas ações nas bolsas de valores. Em 1988 a Wetzel adquire a
Metalúrgica Douat S.A., em Joinville. Adquire também uma fábrica de compressores de
ar que detinha expressiva fatia de mercado. A unidade de fundição de ferro situava-se
na Rua Rui Barbosa, no distrito industrial com uma área de 15 mil metros quadrados,
onde permanece até hoje; e a unidade de compressores situava-se na Rua Arnaldo
Moreira Douat numa área de 10 mil metros quadrados. Em 1993 a Schulz S.A., também
fabricante de compressores, compra a unidade da Wetzel de compressores de ar. Em
1996, a Wetzel estabelece uma parceria técnica e comercial com a Mennekes da
Alemanha, para completar sua linha de produtos eletrotécnicos.
Para maximizar o seu valor e explorar as oportunidades de mercado, as empresas do
grupo desenvolvem um plano de investimento para aumentar sua capacidade produtiva
e aperfeiçoar a qualidade de seus produtos.
No ano de 1999 o grupo Wetzel S.A. obteve a certificação da ISO 9002 (versão
1994) na Fundição de Alumínio e na Fundição de Ferro e atualmente ambas as divisões
possuem certificado de qualidade ISO 9001 (versão 2008) e ISO/TS 16949 (versão
2009) através da empresa certificadora BRTÜV.
Hoje a Wetzel S.A. divide-se em três segmentos: Divisão Fundição de Alumínio,
Divisão Eletrotécnica e Divisão Fundição de Ferro contando também com um escritório
regional de vendas em São Paulo. O grupo apresenta vendas brutas consolidadas
correspondentes a 2.500 toneladas/ano de alumínio e 10.200 toneladas/ano de ferro.
Wetzel S. A. – Divisão Alumínio
O carro chefe da sua linha de produtos são as peças especiais fabricadas sob encomenda
e fornecidas de acordo com as especificações técnicas exigidas. Através dos processos
de injeção e fundição sob gravidade (ou coquilha), a Wetzel produz componentes
fundidos e conjuntos pré-montados fornecidos para a indústria automotiva,
eletroeletrônica, mecânica e de eletrodomésticos. Produz em torno de 250 toneladas/mês
de produtos em alumínio fundido.
Wetzel S. A. – Divisão Eletrotécnica
A Divisão Eletrotécnica é responsável pelo desenvolvimento, produção e
comercialização dos produtos que levam a marca Wetzel, destinados aos segmentos de
instalação elétrica, iluminação industrial, comercial e pública. Neste segmento, a
empresa detém hoje significativa participação no mercado nacional. Seus produtos são
distribuídos através de milhares de pontos de vendas em todo o território brasileiro,
estando também presentes nos países integrados ao MERCOSUL. Além do varejo, a
Wetzel é fornecedora de empresas de engenharia, construtoras e instaladoras elétricas.
Além disso, a companhia possui laboratórios e uma equipe de alto nível, garantindo
assim elevado padrão de qualidade.
Wetzel S. A. – Divisão Ferro
A Divisão Fundição de Ferro é uma das maiores fundições independentes de ferro
nodular e cinzento do país, com uma diversificada gama de peças. São componentes
fabricados sob especificação dos clientes e fornecidos em sua maior parte para os
segmentos de eletroferragens e automotivo. Aproximadamente 50% de suas vendas têm
como destino o mercado internacional, direcionado principalmente para os fabricantes
de isoladores elétricos para linhas de transmissão e distribuição de energia elétrica.
Produz aproximadamente 1.000 toneladas/mês de peças em ferro fundido.
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ANEXO 2 - CRONOGRAMA DE ESTÁGIO