UNIVERSIDADE CATÓLICA DOM BOSCO

Engenharias Mecânica, Controle e Automação e Elétrica

PROJETO E FABRICAÇÃO DE UMA MÁQUINA

DE CORTE METALOGRÁFICO

Eduardo Quirino Arguelho de Queiroz

Matheus Lofrano de Araujo

Campo Grande - MS
Novembro, 2021
 PROJETO E FABRICAÇÃO DE UMA
MÁQUINA DE CORTE METALOGRÁFICO

Eduardo Quirino Arguelho de Queiroz

Matheus Lofrano de Araujo

Projeto de Graduação submetido como parte dos

requisitos para obtenção do título de Engenheiro
Mecânico.

Orientador: Prof. Dr. Fabiano Pagliosa Branco

Campo Grande - MS
Novembro, 2021
Dedicatória
A Deus, por ter passado à frente de todos os
obstáculos ao longo de nossa jornada
acadêmica.
A nossa família, que torceu e deu suporte nos
melhores e piores momentos, sempre
motivando e aconselhando.
 AGRADECIMENTOS

Primeiramente gostaríamos de agradecer à Deus, por ter passado à frente de todos os

obstáculos ao longo de nossa jornada acadêmica.

Agradecemos, também, à nossa família; por nunca terem medido esforços para nos dar um

futuro melhor e por ensinar que o conhecimento é um dos maiores valores da vida.

Aos nossos amigos e colegas de classe que são um dádiva de Deus nas nossas vidas, alguns

sempre presentes nos melhores e piores momentos.

Ao Técnico Edson Arguelho de Queiroz pelo seu conhecimento e habilidade de produção

mecânica que tanto nos ajudou com a construção de nosso projeto.

E ao nosso orientador, Fabiano Pagliosa Branco, pela paciência e dedicação no decorrer da

construção deste trabalho.

 PROJETO E FABRICAÇÃO DE UMA MÁQUINA DE CORTE
METALOGRÁFICO PARA ENSAIOS DE ANÁLISE DE FASES

RESUMO

O projeto consiste na fabricação de uma máquina de corte metalográfico, com o intuito de

melhorar o aproveitamento das disciplinas do curso de Engenharia Mecânica da instituição
Universidade Católica Dom Bosco (UCDB). A metalografia é um método de ensaio
destrutivo, o mesmo é utilizado na indústria mecânica para verificar os elementos que
compõem uma liga metálica. A máquina sendo desenvolvida levou em conta a fácil utilização
e manutenção para fins didáticos. Utilizando o laboratório de metal mecânica e o software
SolidWorks, o projeto acompanhou desde o desenho até a construção e montagem da
estrutura mecânica.

Palavras-Chave: Metalografia; Ensaio; SolidWorks; corte.

 ii

Lista de Figuras

Na Lista de Figuras deve figurar imediatamente após o resumo e são relacionadas às

ilustrações (quadros, figuras, desenhos, mapas, etc.) de acordo com a ordem apresentada
no texto, indicando o respectivo número de página. A palavra Lista de Figuras deve ser
grafada no alto e no centro da página em fonte 12 Times New Roman e sem pontuação.
Somente as letras L e F são maiúsculas. Cada tópico deve vir sempre escrito “Figura x. Nome
da figura ou descrição breve”. O nome da Figura nesta lista deve ser idêntico ao que aparece
no trabalho.

Seguir o espaçamento 1,5 e o modelo do Sumário, com as quebras automáticas de texto

para alinhar à direita os números de página onde as figuras se encontram.

Pág.

Figura 1: CM40................................................................................................................... 12
Figura 2: CFIII.................................................................................................................... 13
Figura 3: Qcut 150M........................................................................................................... 14
Figura 4: Disco de corte...................................................................................................... 16
Figura 5: Contactor.............................................................................................................. 17
Figura 6: Chave fim de curso.............................................................................................. 18
Figura 7: Motor................................................................................................................... 18
Figura 8: Eletrobomba........................................................................................................ 19
Figura 9: Disjuntor.............................................................................................................. 19
Figura 10: Cortadora metalográfica.....................................................................................21
Figura 11: Morsa..................................................................................................................22
Figura 12: Alavanca.............................................................................................................22
Figura 13: Base do motor.....................................................................................................22
Figura 14: Sistema elétrico...................................................................................................23
Figura 15: Botões de Acionamento......................................................................................23
Figura 16: Tanque de refrigeração.......................................................................................24
Figura 17: Comparativo projeto e equipamento construído.................................................25
 iii

Lista de Tabelas

Pág.

Tabela 1: Especificações Técnicas CM40........................................................................... 12

Tabela 2: Especificações Técnicas CFIII............................................................................ 13
Tabela 3: Especificações Técnicas Qcut 150M.................................................................. 14
 iv

SUMÁRIO
Pág.
I. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 10
II. OBJETIVOS .................................................................................................................. 11
II.1. Objetivos Gerais ......................................................................................................... 11
II.2. Objetivos Específicos ................................................................................................. 11
III. REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................... 12
III.1. Análise de mercado.....................................................................................................
12
III.2. Projeto em SolidWorks ...............................................................................................
15
IV. MATERIAL E MÉTODOS .......................................................................................... 16
IV.1. Materiais .................................................................................................................... 16
IV.2. Metodologia................................................................................................................. 20
V. RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 21
VI. CONCLUSÕES ............................................................................................................ 25
VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 26
ANEXO A – Detalhamento do Projeto................................................................................
27
 10

1. INTRODUÇÃO

A metalografia faz parte da Ciência dos Materiais, é o estudo da morfologia e estrutura

dos metais. A metalografia é uma área da materialografia, sendo estudo dos materiais
metálicos. Para a realização da análise, o plano de interesse da amostra é cortado, lixado,
polido e atacada com reagente químico, de modo a revelar as interfaces entre os diferentes
constituintes que compõem o metal .(CALLISTER JUNIOR, 2008).

A cortadora de amostras metalográficas nada mais é do que um maquinário

desenvolvido para preparar amostras servem de base e apoio para os mais variados tipos de
ensaios destrutivos e não destrutivos. Para a realização do corte transversal, é preso entre duas
morsas uma barra de no máximo um metro de comprimento. O processo é refrigerado por
dois esguichos alimentados por uma bomba hidráulica. Para melhor visualização durante o
corte, deve ser instalado uma lâmpada interna e janelas em transparentes. Já no quesito
segurança, devem ser utilizadas botoeiras liga e desliga, tanto para a máquina quanto para o
fluido, como também parada de emergência seguindo a regulamentação da NR 10 (MTE
2021).

Devido ao alto preço de aquisição de uma máquina semelhante no mercado, foi

projetada e construída uma máquina que atendesse a demanda didática do ensaio de
metalografia com materiais de custo mais acessível. Em média, o valor base de mercado
variava de R$ 5.000,00 a R$ 15.000,00 (Fonte?).

Dessa forma, esse trabalho propôs o projeto e construção de uma cortadora

metalográfica, com proposito de auxiliar os estudos da instituição em disciplinas de
laboratório do curso de Engenharia Mecânica para as práticas de metalografia.
 11

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivos Gerais

Projetar e construir uma máquina de corte metalográfico para contribuir com os

estudos da disciplinas dos cursos de Engenharia da UCDB.

2.2. Objetivos Específicos

1. Levantar dados de equipamentos já existentes no mercado;

2. Projeto e desenho da máquina em software SolidWorks;

3. Construção e teste do equipamento;

 12

3. REVISÃO DA LITERATURA

3.1. Metalografia

O ensaio metalográfico é um forma de ensaio destrutivo, que são aqueles que deixam
algum sinal na peça ou corpo de prova submetido ao ensaio, mesmo que estes não fiquem
inutilizados (CLLISTER JUNIOR, 2008).

O processo de preparação, observação e registro fotográfico da microestrutura da

amostra metálica é denominado metalografia. Uma superfície da amostra do material é lixada
e polida até apresentar acabamento espelhado. Em seguida, a superfície é atacada
quimicamente, isto é, corroída sob controle (DONALD R., 2015).

3.2. Análise de mercado

Antes de iniciar o projeto foi feito o estudo de equipamentos já existentes e de

mesma função no mercado, para poder identificar suas características, vantagens e preços.

Figura 1: CM40

Fonte: Catálogo Teclago

Tabela 1: Especificações Técnicas CM40

Especificações Técnicas CM40

Largura 480 mm

Profundidade 500 mm
 13

Altura 380 mm

Peso 35 kg

Tensão 220/380/440 V Trifásico

Potência do motor 2 CV / 1500 W

Diâmetro de corte 40 mm (60 mm opcional)

Medidas do disco 230 / 1,5 / 19 mm

Fonte: Catálogo Teclago

Figura 2: CFIII

Fonte: Catálogo Fortel

Tabela 2: Especificações Técnicas CFIII

Especificações Técnicas CFIII

Largura 600 mm (760 mm com alavanca)

Profundidade 860 mm

Altura 750 mm

Peso 95 kg
 14

Tensão 220/380/440 V Trifásico

Potência do 2 CV (Rotação 3425 RPM)

motor

Diâmetro de corte 80 mm ou 100 mm

Medidas do disco 230 / 1,5 / 19 mm

Fonte: Catálogo Fortel

Figura 3: Qcut 150M

Fonte: Catálogo QATM

Tabela 3: Especificações Técnicas Qcut 150M

Especificações Qcut 150M

Disco de corte 75 – 203 mm
Ø
Velocidade variável 150 – 3000 rpm
Capacidade Máxima de corte Ø 40 mm
Tamanho do mandril Ø 12,7 mm
Força de corte ajustável e variável 0 – 10 N
Alimentação Manual
(Eixo Y corte vertical) 120 mm (manual)
Eixo-Z manual (corte paralelo) 25 mm (manual)
Potência do motor 0.37 kW (S1)
Potência de Alimentação 0.75 kVA
Largura x Altura x Profundidade 591 x 391 x 590 mm
Peso 45 kg
Fonte: Catálogo QATM
 15

3.3. Projeto em SolidWorks

O projeto tomou como base características das máquinas analisadas no mercado, para
que sua construção fosse simples e eficiente. A ferramenta utilizada foi o software
SolidWorks 2020. As dimensões e partes do projeto estão detalhadas nos anexos, contendo
suas medidas.
 16

4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1. Materiais

Para seleção do disco de corte, foi levado em conta os materiais que são cortados
durante as aulas, sendo eles na maioria aços com baixo teor de carbono. O disco selecionado
foi o AA 46TS BF Tipo 41, que apresenta custo muito abaixo dos discos utilizados nas
máquinas apresentadas acima.

Figura 4: Disco de corte

Fonte: Disco de corte

 17

Para acionamento do sistema, seguindo a normativa da NR12, foi utilizado um

contactor. Foi selecionado o modelo da LG – GMC-12(MTE, 2003).

Figura 5: Contactor

Fonte: Contactor

Para a segurança do operador, segundo a norma NR12, foi adicionado uma chave fim
de curso. A chave atua no desligamento do motor caso a tampa da máquina seja aberta,
garantindo que nada esteja funcionando para que não ocorra acidentes
 18

Figura 6: Chave fim de curso

Fonte: Chave fim de curso

Nas máquinas verificadas no mercado são utilizados motores que variam entre 0,5
CV à 2 CV, para o projeto foi selecionado um motor de 1 CV, visto que a capacidade de corte
utilizada no projeto é menor.

Figura 7: Motor

Fonte: Motor
 19

Analisando o sistema de refrigeração empregado no mercado, foi constatado que não

seria necessário um fluxo alta de refrigerante vindo da bomba. Tendo em conta esta análise e
a precisão de uma bomba compacta para instalação no maquinário, foi selecionada a bomba
ASK. RL0229.

Figura 8: Eletrobomba

Fonte: Eletrobomba

O motor utilizado, quando ligado na tensão de 220V, possui uma corrente de 3.02 A.
Para sua proteção contra curtos, foi selecionado o Disjuntor Steck 6A curva C bipolar
(NBR5410).

Figura 9: Disjuntor

Fonte: Disjuntor
 20

4.2. Metodologia

Os requisitos deste projeto têm como base a facilidade de uso, tendo em vista que em outras
marcas possuem automação, logo requisitam treinamento prévio, esse tipo de máquina tem
um custo elevado de aquisição que custa em média R$ 10.000,00. A máquina desenvolvida
pode fixar elementos de até 2” de diâmetro, podendo ser eixos, tubos e barras, estes podendo
serem materiais metálicos e poliméricos.

Podemos destacar as seguintes vantagens do projeto: fácil manuseio, para realizar o

movimento de corte é necessário apenas prender o elemento com uma morsa, ligar o sistema
de arrefecimento e a iluminação; manutenção, pois a maior parte da estrutura é desmontável e
de fácil intercambiabilidade de peças; baixo custo de construção, materiais utilizados visaram
resistência e disponibilidade acessível no mercado; sistema de arrefecimento integrado, que
evita que o material sofra alteração em sua estrutura cristalina tornando o ensaio
metalográfico preciso; iluminação interna para melhor visualização do trabalho,
proporcionando controle do que está ocorrendo com a peça durante o processo; e por fim,
sistema de proteção contra acidentes seguindo as normas regulamentadoras NR10 e NR12.
Um exemplo de desvantagem aparente, é o fato de o material a ser cortado possuir diâmetro
pequenos e deve ser preparado ou usinado anteriormente.

Com as características definidas foi projetado através de desenhos 3d realizados no solidwoks,

partimos primeiro para uma base ela foi dimensionada para sustentar todos o peso do motor
em seguida projetamos uma caixa para comporta a morsa e o motor, em seguida projetemos
uma base para o motor que consiga ter um raio de giro.

O projeto foi construído no laboratório Metal Mecânica da UCDB, utilizando de técnicas de

soldagem e usinagem conseguimos construir a base, tampa base do motor as morsas, alavanca
de comando do motor que faz o avanço e recuo do equipamento, parafusos da morsa.
 21

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Utilizando o laboratório de metal mecânica, foi desenvolvido uma base ela tem quatro
pernas, feitas em aço sae 1020 metalon 40x40 mm chapa 14# para o ela tem 50x60x40 cm, elas
foram travadas com um cantoneira de ½” e reforçadas com uma chapa de 2mm, que utilizamos
para alocar o tanque de arrefecimento da maquina de corte metalográfico.

Figura 10: Cortadora metalográfica

Fonte: Autoral

Para a morsa foi utilizada aço sae 1045 contruido em uma barra de aço de 40x120mm
fresado com uma fresa de topo e foi feita uma abertura no meio, foram realizado furos e duas
buchas de bronze com rosca quadrada uma para cada morsa, o parafuso possui uma rosca
quadrada para ter uma força maior de aperto e foi produzido os mordentes para fixação dos
materiais, ele são travado por parafusos no canal do eixo.
 22

Figura 11: Morsa

Fonte: Autoral

No motor foi realizado um mecanismo de alavanca para avanço e recuo do motor em

direção a peça a ser cortada ele consiste de uma base, que vai comportar o motor travado com
parafuso M10 e soldada a uma alavanca para operação do usuário, todo este material é feito em
aço sae 1020.

Figura 12: Alavanca Figura 13: base do motor

Fonte: Autoral Fonte: Autoral

 23

Para o sistema elétrico fizemos um projeto de circuito que tem como base a NR10, ele
consiste de uma contactora que fará o acionamento do sistema, temos um botão de liga e desliga,
botão de emergência, botão de ligar a luz interna para melhor visualização. Temos sensores de
segurança na porta da máquina para que quando for aberta a mesma desligue.

Figura 14: Sistema elétrico

Fonte: Autoral

Figura 15: Botões de Acionamento

Fonte: Autoral
 24

Acima temos os botões de acionamento da maquina, o primeiro botão refecesse ao

botão de emergência, em casos de pânico vindo do operador ou quebra de algum componente
comprometendo o seu funcionamento, o mesmo interrompe o funcionamento da maquina, em
seguida temos o botão vermelho que é utilizado para desligar a maquina, o próximo botão preto é
o botão de ligar a luz interna para melhor visualização da peça, a primeira luz verde indica que a
maquina esta energizada pronto para operar, o botão verde é utilizado para ligar a maquina, o
ultimo botão preto é utilizado para ligar e desligar a bomba do sistema de refrigeração.

O sistema de refrigeração da máquina é baseado num reservatório de 50 L de

capacidade com uma bomba instalada na sua base para bombeamento do fluido, ele é
direcionado à peça para que a mesma não perca características químicas.

Figura 16: tanque de refrigeração

Fonte Autoral
 25

6. CONCLUSÕES

O projeto da máquina foi executado com devido êxito, a máquina não apresenta grande
vibrações em seu uso, somente durante a partida, devido ao consumo de energia da rede.
Quanto ao teste de performance, o equipamento nos apresentou resultados satisfatórios, pois o
corte foi realizado sem esforço do operador, disco trabalhou livremente sem travar na
execução do corte, o sistema de lubrificação atende no resfriamento continuo da peça.

Figura 17: Comparativo projeto e equipamento construído

Fonte: Autoral
 26

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

CATÁLOGO TECLAGO. Cortadora metalográfica CM40, Disponível em:

<https://www.teclago.com.br/wp-content/uploads/2016/08/CM40-Atualizada-2019.pdf>.
CATÁLOGO FORTEL. Cortadora metalográfica CFIII, Disponível em:
<https://fortel.com.br/produtos/detalhes-produtos/cortadora-metalografica-80mm-ou-
100mm>.
CATÁLOGO QATM. Cortadora metalográfica QCUT-150M, Disponível em:
<https://www.qatm.com.br/pt/produtos/cortadoras/modelos-de-bancada/qcut-150-m/>.
DISCO DE CORTE. AA 46TS BF Tipo 41, Disponível em:
<https://www.ferramentaskennedy.com.br/107818/disco-corte-7-x1-6-x7-8-inox-worker>.
CONTACTOR. LG LS Contactor GMC, Disponível em: <https://okmarts.com/lg-ls-
contactor-gmc-12.html>.
CHAVE FIM DE CURSO. Chave fim de curso ME 8108, Disponível em:
<https://www.eletrogate.com/>.
MOTOR. Motor Trifásico blindado 1 CV W22 IR3, Disponível em:
<https://www.royalmaquinas.com.br/motor-trifasico-blindado-100cv-4-polos-220380v-ir3-
premium-weg.html?
gclid=Cj0KCQiA7oyNBhDiARIsADtGRZYrI7yYO8l0JL93LTRUTlYQ1j905X7a3OLEua8h
DaNlLBNO6JrYOEUaAjH1EALw_wcB>.
ELETROBOMBA. Eletrobomba ASK. RL0229, Disponível em:
<https://www.lojadorefrigerista.com.br/eletrobomba-sem-corpo-220v-universal-askolll0228/
p>.
DISJUNTOR. Disjuntor Steck 6A curva C bipolar, Disponível em:
<https://www.leroymerlin.com.br/disjuntor-bipolar-din-curva-c-32a-steck_88507643?
store_code=44&gclid=Cj0KCQiA7oyNBhDiARIsADtGRZZp5Kdb91k2EA9vB9kF5v1HZY
sPyplK-UgD7NVRRmnrpqPtV-a28UUaAiU9EALw_wcB>.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5410: Instalações elétricas
de baixa tensão. Rio de Janeiro, 2004.
MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO. NR 10 – Segurança em Instalações e
Serviços em Eletricidade. Brasília: Ministério do Trabalho e Emprego, 2004.
MINISTÉRIO DO TRABALHO E EMPREGO. NR-12 Segurança no Trabalho em Máquinas
e Equipamentos. São Paulo : Atlas 2003.
DONALD, Askland R.; Ciência e engenharia dos materiais. Tradução da 3a edição norte-
americana. São Paulo 2015.
CALLISTER JR, W.D. and RETHWISCH, D.G.; Ciência e Engenharia de Materiais: Uma
Introdução. 7 Edição. São Paulo, 2008.
 27

ANEXO A – DETALHAMENTO DO PROJETO

28
29
30
31
32
33
34
35
36