Dispositivo De Fabricação De Fivela Para Amarração De Fardos

ET EC RUBENS DE F ARI A E SOUZ A

DISPOSITIVO DE FABRICAÇÃO DE FIVELA P AR A AM ARR AÇÃO DE FARDOS

Soro ca b a - SP 20 0 9 1

J ad iso n Na sci me nto da Silva L e on ardo Ra fae l Lu is Ca rl os Pro en ça Pe re s Pa ul o Lo bo Neto Pe dro Aug us to de Car va l ho Al ve s Re na to Ara uj o d e So uz a Wi ll iam Robso n Morai s da Sil va

DISPOSITIVO DE FABRICAÇÃO DE FIVELA P AR A AM ARR AÇÃO DE FARDOS

Tcc apresentado à ETEC. “Rubens de Faria e Souza”, como exigência parcial para conclusão do curso de mecânica em 16/06/2009. Orientador: Prof.(a) Hélio Canavesi Filho

So r o c a b a - S P 2009

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Dedicamos primeiramente a Deus, que nos deu força, saúde e ânimo para concluir o curso. Aos nossos famíliares, que compartilharam com nossos ideais incentivando-nos a prosseguir na jornada, fossem quais fossem os obstáculos. E aos nossos professores que souberam compreender a ausência e tensão dos últimos meses, dedicamos esta conquista e a mais profunda admiração e respeito.

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AGRADECIMENTOS

Ag rad ec emos a De us , qu e com s ua b on da de i nfi ni ta , esteve s e mp re ao n os so la do . Às famí lias, q ue n os ap oi a ra m ness a c a minh ada . Hoje a gra dec e mos p el o que fiz e ram o nt e m e o que rep res enta m pa ra s e mpre . Go s ta ría mo s ta mb é m d e regis tra r o ag rad ec ime nto a t odos os pro fess o re s e, e m es peci al, a n oss o p ro fesso r orient a do r, que torn ou co nc ret a a i d éia e s e mp re se emp en h ou e m n os aux iliar a n tes e d ura nt e a re aliz aç ão do mesmo . F ic a aqu i o noss o muit o ob rig a do !

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RESUMO Este trabalho, fruto da dedicação de nosso grupo durante o transcorrer do curso técnico em Mecânica, apresenta como objetivo desenvolver um dispositivo manual, simplificado e econômico, visando à amarração de fardos de papelão, plásticos, e entre outros. A pesquisa foi realizada para Cooperativa de Reciclagem de Sorocaba (CORESO). Um dos integrantes do grupo tinha contato constante com uma fivela de plástico, originando a idéia de usar algum material reciclável para a fabricação de uma fivela. Depois de várias reuniões optamos por uma rolha metálica, mais conhecida como “tampinha de garrafa”. Para chegar ao produto final, desenvolvemos um dispositivo de fabricação que moldasse e estampasse a tampinha para ser usada como um selo metálico na amarração de fardos. Sendo assim, o operador deve produzir uma certa quantidade de tampinhas na matriz (1), e em seguida, deverá trocar a punção e a matriz, conforme as instruções contidas no manual, para que se possa realizar o segundo processo, de corte e dobra na tampinha.

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SUMÁRIO 1.0 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 7 2.0 MEMORIAL DESCRITIVO ................................................................................ 9 2.1 MANUAL DO DISPOSITIVO .............................................................................. 10 2.2 MONTAGEM ......................................................................................................... 10 2.3 MODO DE OPERAÇÃO DOS DISPOSITIVOS .............................................. 11 2.4 PASSOS PARA UTILIZAÇÃO DO DISPOSITIVO: ........................................ 11 2.5 NORMAS DE SEGURANÇA.............................................................................. 11 3.0 MEMORIAIS DE CÁLCULOS.......................................................................... 12 3.1 DEFINIÇÃO DA ÁREA DE CORTE DA ROLHA METÁLICA ....................... 12 3.2 FORÇA DE CORTE ..................................................................................... 12 3.3 ESFORÇO INTERNO .................................................................................. 13 3.3A DECOMPOSIÇÃO DA FORÇA....................................................................... 13 3.3B CÁLCULOS DAS REAÇÕES .......................................................................... 14 3.3C REPRESENTAÇÕES GRÁFICAS DAS FORÇAS ...................................... 15 3.4 SECÇÃO TRANSVERSAL CIRCULAR ....................................................... 16 3.5 PINO ............................................................................................................ 17 4.0 MEMORIAL DE CUSTO.................................................................................. 18 5.0 CONCLUSÃO/ CONSIDERAÇÕES FINAIS.................................................... 19 6.0 REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA ..................................................................... 20 ANEXOS .................................................................. Erro! Indicador não definido.

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1.0 Introdução O ser humano vem contribuindo com o processo de reciclagem, na qual é composto de várias fases, porém sua realização depende de uma ação fundamental: a separação prévia dos materiais. Se o material reciclável for armazenado de forma adequada possibilita um maior aproveitamento. Esse é o começo do que chamamos de coleta seletiva. Trata-se da separação e recolhimento, desde a origem, dos materiais potencialmente recicláveis, que após a coleta seletiva são levados a uma central de triagem, geralmente numa cooperativa para separar os diversos tipos de materiais que estarão sendo encaminhados para as industrias e/ou entrepostos. Ao ser triado e separado se torna necessária a redução de volume para que o transporte possa ser otimizado e o valor agregado de venda aumente em função da economia de transporte. Para tal utilizamos a técnica de prensagem dos materiais já separados por tipo. Ainda assim é necessário a padronização dos fardos para que sejam aceitos pelos grandes sucateiros ou aparistas. Tais fardos facilitam o armazenamento, o cálculo de peso médio dos materiais apenas contando fardos, além é claro de permitir que estes fardos sejam estocados e empilhados no próprio local até que forme um volume maior e possa ser comercializado diretamente com a empresa consumidora final. Em visita a Cooperativa de Reciclagem de Sorocaba (CORESO), observamos a dificuldade que os seus cooperados enfrentam ao amarrar fardos manualmente. Em vista disso, procuramos maneiras de melhorar a qualidade do atual sistema de amarração e trazer ao mesmo mais segurança. Tivemos a idéia de criar um dispositivo de estampagem para que seja produzida uma fivela de material reciclável, para que essa seja aplicada ao sistema juntamente com a fita PET utilizada pelo mesmo. Para a realização do projeto buscamos conhecimentos em estampagens, resistência dos materiais e cálculos técnicos em gerais.

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Concluímos que o processo utilizado hoje, amarração de fardos com nó é rudimentar, pois além de trazer risco a integridade física do cooperado, não contribui em nada para a qualidade produtiva. Contudo, com a utilização do selo metálico, o processo será simplificado, proporcionando uma maior produtividade, qualidade na amarração dos fardos e segurança aos cooperados.

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2.0 Memorial descritivo A construção do dispositivo manual para confecção da fivela de rolha metálica para fardos de garrafas PET, papelão e entre outros. Necessita dos seguintes materiais: -

Corpo de ferro fundido com 200 mm de comprimento, 200 mm de altura e 50 mm de largura;

-

Uma alavanca de aço 1020, cujas dimensões é de 500 mm de comprimento e diâmetro de 20 mm;

-

Porta-punção de aço 1020 com 140 mm de comprimento e diâmetro em que é alojada a punção;

-

Duas punções de aço RCC com 12 mm de comprimento e 38 mm de diâmetro;

-

Uma matriz de aço RCC no formado “rabo de andorinha”, com dimensões de 100 mm de comprimento, 50 mm de largura e 40 mm de altura;

-

Dois pinos;

-

Cinco parafusos sextavados;

-

Três parafusos Allen;

Para fazer uso das fivelas nos fardos, devem-se compactar os materiais devidamente separados. Depois de compactar os fardos numa prensa hidráulica, devem-se abrir as comportas frontais para introduzir as fitas nas calhas, depois de unir as extremidades da fita, introduza no rasgo central, feito isso, separe as extremidades das fitas, e introduza uma para o rasgo esquerdo e outra para o rasgo direito, puxe as fitas, de forma que a fivela fique próxima do fardo, mas não estique demais, feche as abas com auxilio de um alicate e pressione para que fique firme, repita os passos anteriores por mais quatro vezes. O equipamento por ser simples de fabricar, economiza material e facilita o manuseio e transporte, pois possui um sistema de alavanca para o conforto do cooperado, e é de grande utilidade, pois pode ser aplicado em outras cooperativas.

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2.1 Manual do dispositivo O dispositivo de fabricação de fivelas de rolhas metálicas permite amarrar fitas/cinta nos fardos com mínimo de esforço e de forma segura.

Os dispositivos possuem um corpo na qual consta uma alavanca com uma portapunção onde serão colocadas as punções, sob a matriz será colocado uma tampinha que sofrerá uma pressão para abrir, e posteriormente cortar e dobrar, resultando o produto final, a fivela. Após a prensagem dos materiais, passe as fitas /cinta ao redor dos fardos, pegue a fivela; no rasgo do centro introduza as duas extremidades da fita, depois em cada rasgo laterais, coloque as pontas separadas, dobre as duas abas e com auxilio de um alicate selador, una-as para selar. Importante: Não estique muito a fita, pois retirando a prensa sobre o fardo irá resultar uma pressão que poderá romper a fita e/ou fivelas.

2.2 Montagem Para montagem do dispositivo, deve seguir os seguintes procedimentos: • Fixar o parafuso (1) no corpo e posteriormente o parafuso (2) no portapunção; • Posicionar a alavanca junto ao corpo e fixá-lo com o pino; • Passar a porta-punção na cavidade da base, em seguida pelo orifício do corpo, posicionando-o, no rasgo da alavanca e fixando-o pino no oblongo; • Posicionar a matriz, ao corpo, mas antes, aplicar graça na estrutura; • Colocar a manopla de borracha na alavanca; • Fixar o dispositivo numa bancada; • Pôr a punção de compactação e posteriormente o de corte e dobra;

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2.3 Modo de operação dos dispositivos Antes mesmo de utilizar o dispositivo, é importante ter mínimo de cuidado com a fita: • Certifique-se que as fitas não fiquem expostas ao calor, para evitar o seu ressecamento; • Evite utilizar fita que contém trincas ou rachaduras;

2.4 Passos para utilização do dispositivo: • Levante a alavanca, introduzindo a punção de compactação no porta-punção, coloque rolha metálica com a base voltada para baixo na matriz (A); • Pressione alavanca do dispositivo para baixo, até obter o perfil desejado; • Retire o material resultante; • Troque a matriz de compactação “A”, pela matriz “B” e posteriormente a punção de corte e dobra (B); • Levante a alavanca e coloque o material resultante na matriz (B); • Pressione a alavanca do dispositivo para baixo, até cortar e dobrar; • Retire a fivela acabada, E está pronto para ser utilizada.

2.5 Normas de segurança Observamos que o usuário que for utilizar este equipamento deve-se: • Utilizar luvas e óculos de segurança; • Seguir os procedimentos de utilização do equipamento; • Fica a recomendação de não expor as mãos na matriz e nas punções, risco de esmagamento e cortes, podendo até as perdas dos membros;

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3.0 Memoriais de cálculos 3.1 Definição da Área de corte da rolha metálica Sabendo que a rolha metálica irá apresentar rasgo; com efeito “hélice” em que a chapa tende a se enrolar.Definimos o perímetro de corte que será responsável por calcular a área de corte e a força aplicada na extremidade da alavanca, isso veremos mais adiante. Dados

Descrições

Valores/Unidades

Ac

Área de corte

(Valor a ser calculado)

Pc

Perímetro de corte

mm

e

Espessura

mm

Ac = Pc x e Ac =26,75 x 0,5 Ac = 13,375 mm2 3.2 Força de corte Com base entre a tensão de ruptura e Área da rolha metálica será calculada a força de corte que será aplicada na rolha. -Resistência Mecânica da rolha metálica: Descrição Tensão de ruptura

Índice 4600

Unidade Kgf/cm2

Dados

Descrições

Valores/Unidades

Fc

Força de corte

(valor a ser calculado)

σr

Tensão de ruptura

Kgf/cm2

Ac

Área de corte

mm2

Onde: 4600 Kgf/cm2 = 46 Kgf/mm2 Fc = σr x Ac Fc = 46 x 13,375 Fc = 615,25 Kgf 12

3.3 Esforço interno Para determinar os esforço da estrutura faz-se necessário conhecer os valores das forças e do momento resistentes que estão atuando. Sendo que estes são obtidos aplicando-se as equações de equilíbrio.

3.3A Decomposição da força Dada uma força, podemos determinar as componentes vertical e horizontal, através da trigonometria.

FV = sen30° x 615,25 = 307,625Kgf FH = cos30° x 615,25 = 532,82Kgf

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3.3B Cálculos das reações Definir as forças reativas de modo que força a resultante de forças e momentos sejam nulas. Dados

Descrições

Valores/Unidades

Ra

Força tangencial

(valor a ser calculado)

Rb

Força tangencial

(valor a ser calculado)

Rc

Força longitudinal

(valor a ser calculado)

Fc

Força de corte

Kgf

Fn

Força normal

Kgf

A

Distância entre Ra e Fc

mm

B

Distância entre Fc e Rb

mm

C

Distância total

ΣmRa = 0

ΣvRa = 0

Fc x A + Rb x C = 0

Ra + FC – Rb = 0

307,625 x 100 + Rb x 500 = 0

Ra + 307,625 – 61,525 = 0

30762,5 + 500 x Rb = 0

Ra = - 307,625 + 61,525

Rb = - 30762,5/ 500

Ra = - 246,10 Kgf

Rb = - 61,525 Kgf 14

Σhra = 0 Rc + Fn = 0 Rc + 532,82 = 0 Rc = -532,82 Kgf

3.3C Representações gráficas das forças No diagrama podemos observar de forma objetiva as variações das forças e momentos atuantes ao longo da estrutura.

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3.4 Secção transversal circular Dimensionando o diâmetro da alavanca para estrutura, o material a ser utilizado é aço ABNT 1020 cujo σe=280Mpa (tensão escoamento) e o fator de segurança K=2. Sabe-se que o cabo tem 500 mm de comprimento e momento maximo é de 24610 Kgf. σr

Dados MT d √√√√√√√√√ τe K

Descrição Momento torsor maximo diâmetro Tensão escoamento Coeficiente de segurança

Valores /Unidades (a valor a ser calculado) mm Mpa -

Mt ≤ π \ d3 \ 32 24610x103 \ π x d3 \ 32 ≤ 280x106 \ 2 24610x103 x 32 \ π x d3 ≤ 140x106 787,52x106 \ π x 140x106 ≤ d3 787,52x106 \ 439,82x106 ≤ d3 3

√1,79 ≤ 3√d3

d ≥ 1,21 mm

Como o resultado do diâmetro é baixo,consideramos esse valor, sendo mínimo e autodimensionando a alavanca com diãmetro de 20 mm.

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3.5 Pino Definindo pino para o posicionamento da alavanca na estrutura, sabe - se que a força axial sofrida pela mesma é de 532,82 kgf e o material a ser utilizado é o aço ABNT 1020 com σadm = 105 Mpa (tensão admissível). Dados d F S σadm

Descrição diâmetro Força axial Secção Tensãoadmissível

Valores /Unidades (avalor a ser calculado) Kgf Mpa

Obs.: sabe-se que a forca axial, é divida sobre a estrutura ,portanto a força considerado para essa, é de aproximadamente de 266,41 kgf (ou 2,66.103 gf). F \ S ≤ σadm 2,66x103 \ 105x106 ≤ S 25,33x10-6 ≤ π x d2 \ 4 25,33x106 x 4 \ π ≤ d2 √101,32x10-6 ≤ √d2 d = 10,07 mm O valor do diãmetro que consideramos para esse pino foi de 10 mm.

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4.0 Memorial de custo

O custo estimado para a fabricação do dispoitivo de fabricaçõa da fivela, fica em torno de R$ 2150,25. No caso do projeto aqui apresentado, optamos pelo processo de fundição devido ao baixo custo em comporação com o processo de conformação. Para a alavanca e o porta-punção escolhemos o SAE 1020, pois serem facilmente encontrado em processo de usinagem e para as ferramentas de estampagem , tanto a punção de compactação quanto a de corte e dobra são de Aço AISI D6 e a matriz Aço VND, encarecendo o projeto, devido ao fato de serem temperado, refenido e retificado. E por fim, os componentes de fixação escolhemos os padrões normalizados encontrados facilmente no mercado. Todos os orçamentos do projeto, com o respectivo fabricantes

se encontra

anexados.

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5.0 Conclusão/Considerações finais

Para a realização do projeto colocamos em prática os conhecimentos adquiridos no transcorrer do curso de mecânica, através do desenvolvimento de um projeto ecologicamente

correto e econômico. Onde o sistema proposto, atender as

necessidades dos cooperados da CORESO em questões de segurança e agilidade. O dispositivo tem uma manutenção que não exige altos custos. E para terminar, podemos aplicar esse sistema em outras cooperativas, além de obter uma renda extra, vendendo as fivelas.

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6.0 Referência bibliografica Livros: Guidetti ,Cesar A. ;Miranda,Renato J. P. C. Resistência dos materiais. São paulo: Departamento de publicação da F.E.I, 1976. Proença,Franscesco. Protec projetista de máquinas. São Paulo: editora F. Proença, 1988. Proença,Franscesco. Protec desenhista de máquinas. São Paulo: editora F. Proença,1988. Apostilas: Éber,Tecnologia para desenvolvimento projetos (TP II). Propriedades Mecânicas, Sorocaba, p. 11. Damasceno, Deoclécio; Raszl , Ronaldo. Tecnologia Mecânica. O processo de fundição, Sorocaba, p. 17-19. Arquivo da internet: Signode Brasileira Ltda. Catalogo sistema de embalagem Signode para aplicação de fitas de aços e plasticos, p.6 . São Paulo,2002. Disponivel em : < http//www.signode.com.br/produtos_03_ferplas_01.php >. Acesso em : 03 fev. 2009, 15h30. Embalagensphithil. São Paulo,2001.Disponível em: http://www.embalagensphithil.com.br/index.asp?id_menu=18&id_Categoria=18&&f ita_de_arquear.Acesso em:03 fev. 2009,17:00. Fitasplasticas. São Paulo,2001.Disponível em: . Acesso em:03 fev. 2009,18:00 Microservice. São Paulo,2001.Disponível em:. Acesso em:03 fev. 2009,18:00 Mcmaster. USA.Disponível em: http://www.mcmaster.com/#. Acessado em:23.mai.2009,20:00. Empresa sckar.São Paulo.Disponível em:www.sckar.com.br/. Acessado em: 26.mai.2009, 15:00. Empresa fundicaocarminelombardi.Disponível em: www.fundicaocarminelombardi.com.br/. Acessado em:26.mai.2009, 16:00.

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