Âncoras

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - CAMPUS JOINVILLE CENTRO DE ENGENHARIA DA MOBILIDADE EMB 5102  – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

SEMINÁRIO DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO FABRICAÇÃO

Processo de Fabricação: Âncoras

EQUIPE Evandro Machado Rodrigo Michels Rodrigo Silveira Martins Thiago Labbes

PROFESSORE DA DISCIPLINA LUCAS WEIHMANN

JUNHO / 2012

1. INTRODUÇÃO Neste trabalho serão tratados os diferentes processos de fabricação que são utilizados atualmente na indústria naval para produção de âncoras.  A âncora é um equipamento de suma importância para a embarcação. Ela é constituída de diferentes partes, como anete, cepo, haste, braço, entre outros. Mesmo todas as âncoras possuindo os mesmos segmentos, elas podem ser de diferentes tipo, como almirantado, danforth, fateixa, bruce, etc. Cada uma sendo utilizado no tipo de embarcação a qual mais se adéqua. O enfoque principal do presente trabalho são os dois principais processos de fabricação utilizados para a produção dos diferentes tipos de âncoras, fundição e forjamento. Será especificado os tipo de materiais que podem ser utilizados, bem como as respectivas vantagens de cada processo. Por fim, será apresentado um estudo de caso com a âncora utilizada no barco solar da equipe Babitonga do Centro de Engenharia da Mobilidade(CEM) da Universidade Federal de Santa Catarina(UFSC), campus Joinville.

2. HISTÓRICO A história da âncora é milenar, no princípio elas eram apenas pedras amarradas a um cabo utilizada apenas em embarcações muito pequenas e em águas não muito agitadas(Figura 1). Com o avanço da construção de embarcações, os mesmos passaram a ser maiores e mais pesados tendo assim a necessidade de outros materiais para a fabricação de âncoras. Os gregos antigos utilizavam cestos de  pedras, sacos grandes cheios de areias e toras de madeiras cheias de chumbo com o mesmo formato das âncoras atuais(Figura 2). Na idade média começou-se a utilizar peças em ferro com as mais variadas formas.  No século XIX iniciou-se a fabricação em massa de âncoras pelo processo de forjamento. Em 1894 iniciou-se a construção de âncoras por aço fundido e ferro forjado. Este nodal se estendeu até os dias de hoje. Com o avanço da Engenharia Naval, o processo de fabricação de âncoras foi aperfeiçoado, surgindo assim diversos tipos de âncoras.

Figura 1: Âncora de Pedra

Figura 2: Âncora com braços

3. ÂNCORAS Segundo Maurilio Ângelo Fonseca em sua obra Arte Naval, a âncora é definida como “ Peça do equipamento que, lançada ao fundo do mar, faz presa nele e agüenta o navio a que se acha ligada por meio da amarra.”(Pág. 38, Arte Naval)[1]. Este instrumento náutico permite a fixação temporária da

embarcação na posição desejada em fundos rochosos, lodosos ou arenosos. O objetivo é manter o centro de gravidade mais baixo possível de modo a enterrar as patas no fundo para proporcionar uma fixação segura. Ainda segundo Fonseca “As âncoras servem para agüentar o navio no fundeadouro, evitando que ele seja arrastado por forças externas, como ventos, correntezas ou ondas. Por efeito de  seu peso e desenho, a âncora possui a qualidade de, se largada em determinado fundo do mar, fazer  presa nele; se içada pela amarra, soltar- se com facilidade.”(Pág. 519, Arte Naval).[1]

3.1 Nomenclatura das âncoras As âncoras são comumente segmentadas da seguinte maneira(Figura 3):

Figura 3: Âncora tipo Almirantado

A  –   Anete: Arganéu, ou manilha cuja corrente ou cabo passa pelo furo existente na extremidade superior da haste. B  –  Cepo: Barra de ferro que é enfiada na parte superior da haste perpendicularmente aos braços. C  –  Haste: Barra robusta de ferro, cuja extremidade mais grossa se une aos braços, tendo na outra extremidade um furo D  –   Braço: São dois ramos que partem da extremidade inferior da haste. São curvos nas âncoras tipo Almirantado. E  –  Cruz: Lugar de união da haste com os braços. F  –   Pata: Superfícies em forma triangular, ou aproximadamente triangular, localizada nas extremidades dos braços. G  –  Unha: Vértices exteriores da pata.

3.2 Tipos de Âncora Cada embarcação deverá utilizar o material apropriado com as características indicadas para o tipo de casco e qualidade de fundo onde irá atracar. A âncora deve estar ligada a uma corrente chamada de amarra. Os tipos mais comuns são: a. Tipo Almirantado(Figura 3)  –   segundo Fonseca, “Tipo universalmente empregado, desde tempos muito remotos até cerca de 1825. Foi substituída como âncora padrão para uso a bordo dos navios pelas âncoras do tipo patente, devido principalmente às dificuldades de manobra e de arrumação a bordo. Contudo, apresenta maior poder de unhar.”[1]  b. Tipo Danforth(Figura 4)  –   segundo Fonseca, “Tipo recente, atualmente usado em navios de todas as classes e tamanhos. Tem os braços compridos e afilados, e possui um cepo, colocado na cruz paralelamente ao plano dos braços.” [1] c. Tipo Fateixa(Figura 5)  –   segundo Fonseca, “Ancorote sem cepo, haste cilíndrica, tendo na extremidade superior um arganéu que é o anete, e na outra quatro braços curvos que têm  patas e unhas. Utilizada para fundear embarcações pequenas;” [1]

d. Tipo Bruce(Figura 6)  –   Usualmente utilizada em embarcações de recreio. Não possui cepo e  possui grande capacidade de fixação em qualquer superfície.

Figura 4: Âncora Tipo Danforth

Figura 5: Âncora tipo Fateixa

Figura 6: Âncora tipo Bruce

4. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO Usualmente, como descrito anteriormente, os processos de fabricação empregados nas âncoras são: Fundição e Forjamento. A seguir será descrito informações sobre estes processos.

4.1 Fundição Segundo Fábio Renato Rossi, “o processo de fundição consiste em vazar (despejar) metal líquido num molde contendo uma cavidade com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser  fabricada. Não se restringe apenas às ligas de aço, mas a vários tipos de ligas metálicas, desde que apresentem temperatura de fusão não elevada e fluidez adequada. Os mais utilizados são: aços, ferros  fundidos, alumínio, cobre, zinco, magnésio e respectivas ligas.”[2]

A fundição permite obter, de modo econômico, peças grandes ou de geometria complexa, sua  principal vantagem em relação a outros processos. Porém existem também desvantagens. Os aços fundidos, por exemplo, podem apresentar elevadas tensões residuais, micro porosidade e variações de tamanho de grão. Tais fatores resultam em menor resistência e ductilidade, quando comparados aos aços obtidos por outros processos de fabricação, como conformação a quente. Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de automação, produtividade, precisão dimensional, acabamento superficial, etc.), entretanto destaca-se a influência do tipo de molde nas  propriedades físicas do material resultante. Por exemplo, a taxa de dissipação de calor através do molde determina o tamanho final de grão, e portanto a característica de resistência mecânica da peça. Logo, é o tipo de molde que determina a qualidade da peça. Por este motivo os processos de fundição são muitas vezes classificados de acordo com o tipo de molde utilizado. Além disso, podem também ser classificados pela força ou pressão usada para  preencher o molde com o metal líquido (por gravidade ou por pressão). Os processos típicos podem ser classificados em cinco grupos:

As principais Vantagens da fundição são: a. Produção de formas mais complexas;  b. Alta capacidade de produção; c. Utilização da mesma matriz para milhares de peças, sem variações significativas nas dimensões das peças produzidas; d. Possibilidade de produção de peças grandes; As principais desvantagens da fundição são: a. Alguns processos levam a pequena precisão dimensional e acabamento superficial ruim;  b. Segurança do trabalho e higiene ocupacional; c. Limitações nas propriedades mecânicas;

d. Possibilidade de microporosidades e variações de tamanho de grãos.  Na fabricação da âncora o tipo de molde usualmente utilizado é o de areia verde que é o processo mais conhecido e mais empregado por motivos econômicos e pelo fato de permitir confecção de peças de qualidade para a maioria dos metais ferrosos e não-ferrosos em pequenas ou grandes produções. O  processo consiste em compactar o material, uma mistura plástica de areia sobre um modelo de âncora. Retirado o modelo e colocados os machos, se necessários, o molde é fechado, calçado e pode receber o metal vazado imediatamente. Neste processo não utiliza-se a secagem.

4.2 Forjamento É o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas com esforço de compressão sobre um material dúctil, através de impacto ou prensagem, de tal modo que ele tende a assumir o contorno ou perfil das matrizes, que podem ser abertas ou fechadas. Os forjamentos das âncoras são usualmente por matriz aberta, ou forjamento livre, onde o material é deformado entre ferramentas planas ou de forma simples, que normalmente não se tocam, ocorre sob compressão direta. Usado para grandes peças e pequenos lotes. Quanto a temperatura de fabricação, pode ser a quente ou a frio, sendo que no primeiro a compressão do material é maior. Os equipamentos empregados incluem duas classes principais: Martelos de forja e Prensas. O primeiro é utilizado em trabalho a quente aplicando golpes rápidos e sucessivos e consiste em uma deformação não uniforme. Já no segundo, pode ser trabalho a quente ou a frio sendo esta uma compressão com baixa velocidade obtendo assim, uma deformação mais uniforme. Dependendo do tipo e formato de âncora é possível a utilização dos dois modais de forjamento

5. ESTUDO DE CASO: ÂNCORA DO BARCO SOLAR BABITONGA Fora realizado um estado de caso com a âncora do Barco Solar da Equipe Babitonga do Centro de Engenharia da Mobilidade(CEM) da Universidade Federal de Santa Catarina(UFSC), campus Joinville. A âncora utilizada na embarcação(Figura 7) é do tipo Fateixa, possui 3 kg e foi fabricada na empresa Fundinorte em Joinville. O material da peça é latão com densidade de 7,7 g/cm³. Os processos utilizados para a fabricação da âncora foram: a. Anete: Fundição  b. Haste: Fundição c. Braços: Fundição d. Cruz: Fundição e Furação e. Pata: Fundição f. Unha: Fundição

Figura 7: Âncora Barco Solar Babitonga

A Haste, Anilha e Cruz foram fundidos em um único molde, bem como os Braços, Pata e Unha. Posteriormente foi realizado o processo de furação na cruz e nos braços para fixação entre as duas  partes. Para retirar as rebarbas e dar um melhor acabamento à peça, foi utilizado uma lima.

6. CONCLUSÕES Desde a antiguidade as embarcações necessitavam de alguma fixação no solo quando não estiverem em movimento. Da pedra com cabo aos avanços dos diversos tipos de materiais específicos que constituem nas mais modernas âncoras. Saber a escolha do material e do processo de fabricação a ser utilizado na manufaturação depende muito do tamanho da âncora para a embarcação desejada. De modo geral, tivemos uma dificuldade na busca de informações sobre os tipos de fabricação utilizados em âncoras, pois como o Brasil ainda sofre com o precário estudo da Engenharia Naval são muito poucos os materiais acadêmicos encontrados em fontes de pesquisa. Assim, fomos à busca de contato de estaleiros que fabriquem as próprias âncoras para suas embarcações.  No nosso estudo de caso, tivemos a ajuda de um especialista no assunto para auxiliar no desenvolvimento do nosso trabalho. Das pesquisas ao auxílio de especialistas, ganhamos um grande conhecimento na área Naval, e ainda reforçamos nosso aprendizado sobre os processos de fabricação de fundição e de forjamento.

7. REFERÊNCIAS [1] FONSECA, M. M.  Arte Naval . 7.ed. Rio de Janeiro: Serviço de Documentação da Marinha,2005 [2] ROSSI, F. E. Processo de Fabricação: Fundição. UFSCAR. 2009