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Reparos Estruturais - Apostilas - Engenharia Aeronáutica Part1, Notas de estudo de Engenharia Aeronáutica

Apostilas de Engenharia Aeronáutica sobre o estudo dos Reparos Estruturais em Aeronaves, Princípios básicos para reparo de chapas de metal, Mantendo o peso mínimo, Reparos gerais de estruturas, Inspeção dos danos.

Tipologia: Notas de estudo

2013

Compartilhado em 30/05/2013

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Baixe Reparos Estruturais - Apostilas - Engenharia Aeronáutica Part1 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Aeronáutica, somente na Docsity! 5-1 CAPÍTULO 5 REPAROS ESTRUTURAIS EM AERONAVES INTRODUÇÃO Os métodos de reparo de partes estrutu- rais de uma aeronave são numerosos e variados, e não há um conjunto de padrões específicos de reparo que se aplique em todos os casos. Uma vez que os valores de projeto das cargas que atuam nas várias partes estruturais de uma ae- ronave nem sempre estão disponíveis, o pro- blema de reparar uma seção danificada deve ser geralmente resolvido duplicando-se a resistência da parte original, quanto ao tipo de material e dimensões. Algumas regras gerais quanto à es- colha do material e a modelagem de partes que podem ser aplicadas universalmente pelo mecâ- nico de estruturas, serão abordadas neste capítu- lo. Os reparos discutidos são típicos daque- les utilizados na manutenção de aeronaves, e foram incluídos para introduzir algumas das operações envolvidas. Para informações extras quanto a reparos específicos, devemos consultar os manuais de serviços ou de manutenção do fabricante. PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA REPARO DE CHAPAS DE METAL O primeiro, e um dos mais importantes passos, no reparo de danos estruturais é a avali- ação do serviço, e fazer uma estimativa precisa do que tem que ser feito. A avaliação inclui uma estimativa do melhor tipo e formato de reparo a ser usado; o tipo, tamanho e número de rebites necessários; e a resistência, espessura e tipo de material requerido para que o membro reparado não fique mais pesado (ou apenas ligeiramente mais pesado), e tão forte quanto o original. Inspecionamos, também, os membros adjacentes quanto à corrosão evidente e danos por carga, de forma que a extensão requerida para o reparo do velho dano possa ser precisamente estimada. Após completar a limpeza da área, fazemos inicialmente um esboço de reparo em uma folha de papel, depois o transferimos para a chapa de metal seleci- onada. Cortamos e chanframos o reparo, modelando-o, de forma a encaixa-lo aos contornos da área onde será aplicado. Mantendo a resistência original Na realização de qualquer reparo, certas regras fundamentais são observadas, caso a resistência original da estrutura deva ser man- tida. A chapa do reparo deve ter uma seção transversal igual ou maior que a da seção origi- nal danificada. Caso o membro seja submetido a compressão ou flexão, posicionamos o reparo do lado externo do membro para assegurar a maior resistência a tais esforços. Caso o reparo não possa ser feito pelo lado externo do mem- bro, utilizamos um material que seja mais forte que o original. Para reduzir a possibilidade de rachadu- ras que se iniciam nas arestas dos cortes, tentamos fazer cortes circulares ou ovais. Onde for necessário fazer um corte retangular, fazemos com que o raio de curvatura de cada aresta não seja menor que 1/2 polegada. Substituimos membros dobrados ou empenados ou os reforçamos, aplicando um reparo sobre a área afetada. Certificamos-nos de que o material usado em todas as substituições e reforços seja semelhante ao material usado na estrutura original. Se for necessário substituir por uma liga mais fraca que a original, utilizamos um material de maior espessura, de forma que a resistência da seção transversal seja equivalente. Mas nunca fazemos o oposto; ou seja, substituir o material original por um material mais resistente e de menor espessura. Esta inconsis- tência aparente prende-se ao fato de que um ma- terial pode ter maior resistência a tensão que outro, porém, ter menor resistência a compressão, ou vice-versa. Como exemplo, as propriedades mecânicas das ligas 2024-T80 são comparadas no próximo parágrafo. Se uma liga 2024-T fosse substituída por uma liga 2024-T80, o material substituto deveria ser de maior espessura, a menos que a redução na resistência a compressão seja sabi- damente aceitável. Por outro lado, se uma liga 2024-T80 fosse substituída por uma liga 2024- T, o material substituto deveria ser de maior es- 5-2 pessura, a menos que a redução na resistência a tensão fosse sabidamente aceitável. Similarmente, a resistência à torção e empena- mento de muitas chapas metálicas e partes tubu- lares, depende antes da espessura que das resis- tências permissíveis quanto a compressão e cisa- lhamento. Quando for necessário estampar o reparo, devemos ter muito cuidado quanto a ligas com tratamento térmico e ligas trabalhadas a frio, pois elas têm pouca resistência à flexão, rachando facilmente. Ligas macias, por outro lado, são facilmente estampadas, porém, não são suficientemente resistentes para fazer parte de estruturas primárias. Ligas fortes podem ser estampadas em suas formas recozidas e com tratamento térmico, para aumentar sua resistência antes de montadas. Em alguns casos, se o metal recozido não estiver disponível, aquecemos o metal, deixamos resfriar rapidamente, de acordo com as práticas normais de tratamento térmico, e o modelamos antes de seu endurecimento completo. A modelagem deve estar completa no máximo meia hora após o resfriamento rápido, ou o metal ficará muito duro para modelar. O tamanho dos rebites para qualquer re- paro pode ser determinado, verificando-se o tamanho dos rebites usados pelo fabricante na mais próxima fila de rebites, internamente, se for na asa, ou à frente, se for na fuselagem. Outro método de determinar o tamanho dos rebites a serem usados, é multiplicar a espessura do revestimento por 3 e utilizar o tamanho de rebite logo acima do valor encontrado. Por exemplo, se a espessura do revestimento é de 0,040 polegada multiplicamos por 3, o resultado é 0,120; usaremos o rebite imediatamente maior, 1/8 da polegada (0.125 da polegada). Todos os reparos realizados em partes estruturais de uma aeronave, necessitam de um número definido de rebites de cada um dos la- dos do reparo, para restaurar a resistência origi- nal. Esse número varia de acordo com a espes- sura do material a ser reparado, e com o tama- nho do dano sofrido. O número de rebites pode ser determinado verificando-se um reparo seme- lhante realizado pelo fabricante, ou utilizando-se a seguinte fórmula: nº de rebites requeridos em cada lado do reparo = C x E x 75.000 S ou A O número de rebites requeridos em cada um dos lados do reparo é igual ao comprimento do dano (C) vezes a espessura do material (E) vezes 75.000, dividir pela resistência ao cisalha- mento (S) ou o apoio (A) do material sendo re- parado, o menor dos dois valores. O comprimento do dano é medido per- pendicularmente em direção do estresse geral transmitido através da área danificada. A espessura do material é a espessura real da parte sendo reparada, e é medida em milésimos de polegada. Os 75.000 utilizados na fórmula, são um valor assumido de estresse de 60.000 p.s.i acres- cido por um fator de segurança de 25%. Esse valor é uma constante. A resistência a cisalhamento é retirada da tabela da figura 5-1. Representa a quantidade de força requerida para degolar um rebite que está prendendo duas ou mais chapas de material. Se o rebite estiver segurando duas partes, ele está sob cisalhamento simples; se ele estiver se- gurando três chapas ou partes, ele está sob cisalhamento duplo. Para determinar a resistência a cisalhamento, deve-se conhecer o diâmetro do rebite. Isto é feito, multiplicando-se a espessura do material por 3. Por exemplo: espessura do material igual a 0,040 polegada x 3 = 0,120 polegada; o rebite selecionado deve ser o de 1/8 da polegada ou 0,125 da polegada de diâmetro. Figura 5-1 Tabela de resistência ao cisalhamento simples. A resistência ao apoio é um valor extraí- do da tabela apresentada na figura 5-2, e repre- senta a quantidade de tensão requerida para pu- xar um rebite através da borda de duas chapas rebitadas juntas, ou para alongar o furo. O diâ- metro do rebite a ser usado, e a espessura do 5-5 Entalhe (nick) - Quebra local ou dente na borda. Geralmente deslocamento de metal, ao invés de perda de material. Picadas (pitting) - Falha aguda localizada (cavidade pequena e profunda) na superfície do metal, geralmente com bordas definidas. Arranhão - Risco ou quebra leve na superfície do metal, devido a um contato momentâneo e suave de um material estranho. Entalhe - Risco ou quebra mais profunda (que o arranhão) na superfície do metal, devido a um contato sob pressão. Pode apresentar desco- loração devido à temperatura produzida pela fricção. Mancha - Uma mudança localizada de cor, causando uma mudança de aparência com rela- ção às áreas adjacentes. Recalque - Deslocamento do material além do contorno normal ou superfície (uma mossa ou saliência local). CLASSIFICAÇÃO DOS DANOS Os danos podem ser agrupados em qua- tro classes gerais. Em muitos casos, o tempo, a disponibilidade ou a ausência dos materiais de reparo, são os fatores mais importantes em de- terminar se uma parte deve ser reparada ou substituída. Danos despreziveis Danos que não afetam a integridade es- trutural do membro envolvido, ou que podem ser corrigidos através de um procedimento simples sem criar restrições ao vôo da aeronave, são classificados como danos desprezíveis. Pequenas mossas, arranhões, rachaduras ou furos que possam ser reparados através de abrandamento, lixamento, furo de alívio ou um martelo, ou através de qualquer outro meio sem o uso de materiais adicionais, enquadram-se nesta classificação. Danos reparáveis por remendo Qualquer dano que exceda os limites desprezíveis, e possa ser reparado cobrindo-se a área danificada em um componente com um material de reparo. O reparo ou remendo em reparos internamente rebitados ou aparafusados; é normalmente feito do mesmo material da área danificada, porém numa medida mais espessa. Num reparo por remendo, placas de en- chimento da mesma espessura do material dani- ficado podem ser usadas com a finalidade de apoio, ou para recompor o contorno original da parte danificada. Danos reparáveis por inserção Danos que possam ser reparados através do corte de toda área danificada, e sua substitui- ção por uma seção semelhante, presa no lugar através de reparos nas extremidades, são classi- ficados nesta classe. Danos que necessitam da substituição de partes Devemos levar em consideração a substituição de toda uma parte, quando existe uma ou mais das seguintes condições: 1) Quando uma parte complexa foi extensiva- mente danificada. 2) Quando as estruturas adjacentes ou a inaces- sibilidade tornarem impraticável a reparação. 3) Quando a parte danificada for facilmente substituível. 4) Quando encaixes forjados ou fundidos forem danificados além dos limites aceitáveis. ESTRESSES EM MEMBROS ESTRUTURAIS As forças que atuam em uma aeronave, seja em vôo ou no solo, causam tração, impul- são ou torção, nos vários membros estruturais de uma aeronave. Enquanto a aeronave está no solo, o peso das asas, fuselagem, motores e empenagem causam forças descendentes que atuam sobre as asas e as pontas do estabilizador, ao longo das longarinas e das vigas de reforço, e sobre as paredes e falsas nervuras. Essas forças são transmitidas membro a membro, causando flexão, torção, tração, compressão e cisalhamento. 5-6 À medida que a aeronave decola, a maioria das forças na fuselagem continua a agir na mesma direção; mas devido ao movimento da aeronave, elas aumentam em intensidade. As forças sobre as ponta da asa e superfícies alares, mudam de direção, e ao invés de serem forças descendentes de peso, tornam- se forças ascendentes de sustentação. As forças de sustentação são exercidas primeiramente contra o revestimento e vigas de reforço, depois são transmitidas às nervuras, e finalmente transmitidas através das longarinas, e distribuídas pela fuselagem. As asas flexionam para cima, em suas pontas, e podem até oscilar ligeiramente em vôo. Essa flexão da asa não pode ser ignorada pelo fabricante, no projeto original e na construção, e não pode ser ignorado na manutenção. É surpreendente como a estrutura de uma aeronave composta de membros estruturais e revestimentos rigidamente rebitados ou aparafusados juntos, tal como uma asa, pode flexionar ou agir tão semelhante a uma lâmina de mola. Os cinco tipos de estresse (figura 5-3) em uma aeronave, são denominados como; tensão, compressão, cisalhamento, flexão e torção. Os três primeiros são comumente chamados de estresses básicos, e os dois últimos, de estresses de combinação. Os estresses normalmente agem em combinação, ao invés de sozinhos. Tensão É a força por unidade de área que tende a esticar um membro estrutural. A resistência de um membro à tensão é determinada com base em sua área total; porém, os cálculos de tensão devem levar em consideração a área final ou lí- quida do membro. A área líquida é definida como a área bruta ou total, menos a área removida por furações, ou outras modificações da seção. A colocação de rebites ou parafusos nos furos, não provoca diferença apreciável de au- mento de resistência. Os rebites ou parafusos não transferem as cargas tencionais, através dos furos em que estão inseridos. Compressão É a força por unidade de área, que tende a encurtar ou comprimir um membro estrutural com qualquer seção transversal. Sob uma carga compressiva, um membro não perfurado será mais resistente que um membro idêntico perfurado. Contudo, se nesses furos forem encaixa- dos pinos de material de resistência equivalente ou maior que o original, eles transferirão as car- gas compressivas através dos furos, e o membro suportará uma carga quase tão grande como se não fosse furado. Portanto, quanto às cargas compressivas, a área bruta ou total pode ser usada na determinação do estresse em um membro, se todos os furos estiverem adequadamente fechado com material equivalente ou mais forte. Cisalhamento É a força por unidade de área que faz com que partículas adjacentes de material desli- zem sobre si. O termo "cisalhamento" é usado por ser um estresse lateral, do tipo que é aplicado em uma folha de papel ou metal, quando é cortada por uma tesoura. 5-7 Figura 5-3 Cinco estresses que atuam em uma aeronave. O principal problema da manutenção com relação ao estresse de cisalhamento, diz respeito à aplicação de rebites e parafusos, espe- cialmente em fixação de chapas, porque se um rebite usado em uma aplicação contra cisalhamento falhar, as partes rebitadas ou aparafusadas afastar-se-ão. Flexão É a combinação de duas forças que agem sobre um membro estrutural, em um ou mais pontos. A figura 5-3, mostra que o estresse de flexão causa um de tensão na parte superior da viga, e outro de compressão na parte inferior. Esses estresses agem opostamente sobre os dois lados da linha central do membro, que é chamada eixo neutro. Uma vez que essas forças agem em direções opostas sobre o eixo neutro, o maior estresse de cisalhamento ocorre ao longo desse eixo e, não há nenhum, tanto no lado superior como no lado inferior da viga. Torção É a força que tende a torcer um membro estrutural. Os estresses gerados com essa ação são estresses de cisalhamento, causados pela ro- tação dos planos adjacentes uns sobre os outros ao redor de um eixo de referência comum per- pendicularmente. Essa ação pode ser ilustrada por uma vareta solidamente fixada em uma extremidade, e torcida por um peso localizado em um braço de alavanca na outra extremidade, produzindo o equivalente a duas forças iguais e opostas atu- ando sobre a vareta, em alguma distância, uma da outra. Uma ação cizalhante ocorre ao longo da vareta, com a linha central da vareta representando o eixo neutro. FERRAMENTAS E DISPOSITIVOS ESPECIAIS PARA CHAPAS METÁLICAS O mecânico de célula e estruturas, realiza grande parte do seu trabalho com ferramentas e dispositivos especiais, que foram desenvolvidos para acelerar, simplificar e melhorar o seu serviço. Essas ferramentas e dispositivos especiais, incluem placas de apoio e bigornas, e vários tipos de blocos e sacos de areia usados como suporte no processo de desamassamento. Placas de apoio e bigornas A chapa de metal é geralmente moldada ou acabada através de bigornas de diversos formatos. As bigornas são usadas para modelar partes pequenas, para as quais as grandes má- quinas não seriam adequadas. As placas de apoio são usadas manualmente, enquanto as bi- gornas são apoiadas em chapas de ferro fundido presas a uma bancada. (figura 5-4) A maioria das bigornas possuem superfí- cies retificadas, e polidas que sofreram um pro- cesso de endurecimento. Não usamos bigornas para apoiar o material durante o cisalhamento, ou durante o uso de ferramentas semelhantes de corte, pois isto danifica a superfície da bigorna e a inutiliza para serviços de acabamento. Blocos em “v” Os blocos em "V" feitos de madeira dura são largamente usados em reparos de estruturas 5-10 Figura 5-7 Guilhotina. Pode-se realizar três operações diferen- tes com a guilhotina de esquadriar: (1) Corte em linha; (2) esquadriado; e (3) cortes múltiplos em um tamanho específico. Na realização de um corte em linha, a chapa é colocada sobre a ban- cada da guilhotina, em frente à lâmina como a linha de corte alinhada com a borda cortante da guilhotina. A chapa é cortada pisando-se no pedal, enquanto ela é mantida imóvel na posição através de um grampo. O esquadriamento requer diversos pas- sos. Primeiramente, uma das extremidades da chapa é esquadriada com uma borda (a fenda de esquadriamento é geralmente usada na borda). Então, as bordas restantes são esquadriadas mantendo-se uma extremidade já esquadriada contra uma das fendas, e fazendo-se o corte, uma borda por vez, até a última. Quando diversos pedaços têm que ser cortados com as mesmas dimensões, usamos o medidor que faz parte da maioria das guilhoti- nas. As hastes de suporte são graduadas em frações de polegada, e a barra medidora pode ser colocada em qualquer ponto sobre as hastes. Ajustamos o medidor na distância desejada a partir da lâmina da guilhotina e empurramos cada peça a ser cortada contra a barra medidora. Todos os pedaços poderão, então, ser cortados do mesmo tamanho. Tesourões em espiral (figura 5-8) são usados no corte de linhas irregulares no meio de uma chapa, sem cortar, a partir das bordas. A lâ- mina superior é estacionária, enquanto a lâmina inferior é móvel. A máquina é operada através de uma alavanca conectada à lâmina inferior. Figura 5-8 Tesourão em espiral. Os tesourões sem pescoço (figura 5-9) são mais utilizados para cortar chapas de metal ao carbono até a medida 10. Seu nome vem de sua construção; ele realmente não tem pescoço. Não há obstruções durante o corte, uma vez que não há pescoço. Uma chapa de qualquer medida pode ser cortada, e o metal pode ser girado em qualquer direção para permitir o corte de forma- tos irregulares. A lâmina de corte superior é operada por meio de uma alavanca. Figura 5-9 Tesourão sem pescoço. O vazador rotativo (figura 5-10) é usado nas oficinas de reparo de célula para fazer furos 5-11 em partes metálicas. Esta máquina pode ser usada para cortes circulares em arestas, para fa- zer arruelas, e para muitos outros serviços onde sejam necessários furos. A máquina é composta de duas torres cilíndricas, uma montada sobre a outra, e suportadas pela estrutura da máquina. Ambas as torres estão sincronizadas para giragem juntas, e pinos de índice asseguram um alinhamento correto durante todo o tempo. Os pinos de índice podem ser soltos de sua posição de travamento, girando-se uma alavanca do lado direito da máquina. Essa ação remove os pinos de índice dos furos afilados, e permite que o operador gire as torres para qualquer tamanho de furo desejado. Figura 5-10 Vazador rotativo. Para rodar as torres e mudar o tamanho de furo, soltamos a alavanca de índice quando o punção desejado estiver a 1 polegada do batente, e continuamos a girar a torre vagaro- samente até que o topo de fixação do punção deslize para dentro da extremidade com ranhuras do batente. Os pinos afilados de trava do índice ajustar-se-ão em seus furos e, ao mesmo tempo, soltamos o dispositivo de trava mecânica, que evita a furação até que as torres estejam alinhadas. Para operar a máquina, posicionamos o metal a ser furado entre a estampa e o punção. Puxamos a alavanca no topo da máquina contra nosso corpo. Isso atuará o eixo pinhão, o segmento de engrenagem, a articulação e o batente, forçando o punção a atravessar o metal. Quando a alavanca é retornada a sua posição original, o metal é removido do punção. O diâmetro do punção está estampado na frente de cada suporte. Cada punção tem um ponto em seu centro, que é posicionado no centro do furo a ser feito, para uma localização correta. Ferramentas motorizadas para o corte de metais A serra elétrica Ketts (figura 5-11) utiliza lâminas de vários diâmetros. A cabeça dessa serra pode ser girada para qualquer ângulo desejável, e é muito útil na remoção de seções danificadas em vigas de reforço. As vantagens da serra Ketts são: 1) Corta metais até 3/16 de polegada de espessura. 2) Não requer furo inicial. 3) Pode-se iniciar o corte em qualquer ponto da chapa. 4) Consegue cortar raios internos ou externos. Para evitar o travamento, seguramos o cabo da ferramenta com firmeza durante toda a utilização. Antes de instalar uma lâmina, ela deve ser verificada cuidadosamente quanto a possíveis rachaduras. Um lâmina rachada pode despedaçar-se, resultando em graves danos pessoais. Figura 5-11 Serra elétrica Ketts. A serra vaivém portátil a ar, possui o formato de uma pistola para facilitar seu manu- seio. Ela opera mais eficientemente com uma pressão de ar de 85 a 100 p.s.i. A serra vaivém utiliza uma lâmina de serra padrão, e pode fazer 5-12 cortes em 360º, ou furos quadrados ou retangulares. Possui utilização fácil e segura. Figura 5-12 Serra vaivém. Uma serra vaivém deve ser usada, de forma que, pelo menos 2 dentes da serra estejam sempre cortando. Evitamos aplicar muita pressão para baixo durante o corte, pois isto poderá provocar a quebra da lâmina. Recortadores Recortadores fixos e portáteis são usados para cortar metais, através de estampagem a alta velocidade. A ação de corte ou estampagem é causada pelo movimento de sobe-desce do punção inferior, que se encontra com o punção superior. A forma do punção inferior permite que pequenas peças, de metal de aproximada- mente 1/16 de polegada de largura, possam ser cortadas. A velocidade de corte do recortador é controlada pela espessura do metal a ser cor- tado. Chapas de metal com no máximo 1/16 de polegada de espessura podem ser satisfatoriamente cortadas. O excesso de força aplicada ao metal durante a operação de corte obstruirá os punções, causando sua falha ou um superaquecimento do motor. O parafuso com pressão de mola, na base do punção inferior, deve ser ajustado para que o metal se mova livremente entre os punções. Esse ajuste deve ser suficiente para segurar o material firmemente a fim de evitar cortes irregulares. Os punções podem ser calçados para operações especiais de corte. Furadeiras portáteis Um dos serviços mais comuns em estru- turas metálicas é a realização de furos para rebi- tes e parafusos. Esta operação não é difícil, es- pecialmente em metais leves. Uma vez que se aprenda os fundamentos e o uso das furadeiras, uma pequena furadeira portátil é, geralmente, a máquina mais prática. Contudo, em alguns casos, uma furadeira de coluna poderá ser mais adequada a certos trabalhos. Há furadeiras elétricas e a ar compri- mido. Há furadeiras elétricas que funcionam tanto em corrente alternada como em corrente contínua, enquanto outras utilizam apenas um tipo de corrente. Elas são encontradas em diversos tama- nhos e formas para satisfazer alguns requisitos (figura 5-13). As furadeiras pneumáticas são recomendadas para serviços próximos a materiais inflamáveis, onde as centelhas de uma furadeira elétrica poderiam acarretar perigo de incêndio. Quando o acesso a um local, onde se deve fazer um furo, for difícil ou impossível com uma furadeira reta, usamos vários tipos de extensões e adaptadores. Uma extensão reta pode ser feita a partir de um pedaço de broca comum. Figura 5-13 Furadeiras portáteis. 5-15 velocidade da superfície. Quando uma roda de esmeril fica gasta dessa maneira, ela deve ser substituída por uma nova. Antes de usar um esmeril de bancada, certificamos que as rodas de esmeril estão bem fixas no eixo do motor através das porcas flangeadas. Se uma roda se soltar, ela pode ferir gravemente o operador, e danificar o equipa- mento. Outro perigo, é a altura do descanso para ferramentas. Um descanso frouxo pode fazer com que a ferramenta ou peça seja arrancada das mãos do operador, fazendo com que as mãos toquem a roda de esmeril, causando graves ferimentos. Sempre que usar o esmeril, utililize óculos de segurança, mesmo que haja uma proteção em volta do esmeril. Os óculos devem encaixar-se bem contra a face e nariz. Esse é o único meio de protegermos os olhos dos fragmentos metálicos. Óculos frouxos devem ser substituídos por outros que se encaixem perfeitamente.Verificamos as rodas abrasivas quanto a rachaduras, antes de ligamos o esmeril. Uma roda rachada pode desintegrar-se graças à alta velocidade de rotação. Nunca usamos um esmeril sem proteção contra desintegração (anteparo). MÁQUINAS PARA MODELAGEM As máquinas para modelagem tanto po- dem ser manuais ou a motor; as pequenas são geralmente manuais, enquanto as grandes são a motor. As máquinas em linha reta incluem equi- pamentos como o dobrador de barras, a vira- deira e etc. As máquinas rotativas incluem o laminador e a máquina de combinação. As má- quinas a motor incluem o laminador elétrico e o flangeador elétrico. Dobrador de barra O dobrador de barra (figura 5-16) é dese- nhado para a realização de dobras ao longo das bordas de chapas. Essa máquina se adapta melhor à dobragem de pequenas bainhas, flanges e bordas, para serem amarradas com arame. A maioria dos dobradores de barra aceitam metal até o tamanho 22 em espessura e 42 polegadas de comprimento. Antes de usarmos um dobrador de barra, há vários ajustes que devem ser feitos quanto à espessura do material, largura, a agudeza e o ân- gulo da dobragem. Figura 5-16 Dobradora de barras. O ajuste de espessura é feito com o ajuste dos parafusos das extremidades do dobrador. A medida que isto é feito, colocamos um pedaço de metal da espessura desejada no dobrador, levantamos a alavanca de operação até que o rolete pequeno faça batente no came. A lâmina de dobragem é mantida nessa posição e os parafusos ajustados de forma que o material fique bem fixo ao longo de toda a extensão da lâmina de dobragem. Após o ajuste, testamos cada extremidade da máquina separadamente com um pequeno pedaço de metal, dobrando-o. Há dois batentes no dobrador, um para 45º e outro para 90º. Um dispositivo adicional (anel) pode ser pré-ajustado para qualquer ângu- lo, dentro da capacidade da máquina. Para fazer ângulos de 45º ou 90º, o ba- tente correto é movido para a sede. Isso per- mitirá que a alavanca seja movida até o ângulo correto. Para fazer outros ângulos, o anel ajus- tável, mostrado na figura 5-16 é utilizado. Isto é feito soltando-se o parafuso, e ajustando-se o batente no ângulo desejado. Após o ajuste do batente, apertamos o parafuso e completamos a dobra. 5-16 Figura 5-17 Viradeira. Para fazer a dobragem, ajustamos a máquina corretamente, e depois inserimos o metal. O metal é inserido entre a lâmina de dobragem e o mordente da máquina. Seguramos o metal firmemente contra o batente e puxamos a alavanca contra o corpo. À medida que a alavanca é puxada, o mordente automaticamente levanta e prende o metal, até que a dobragem desejada seja realizada. Quando a alavanca é setoriada à sua posição original, o mordente e a lâmina retornam a suas posições originais e soltam o metal. Viradeira A viradeira (figura 5-17) possui uma gama de utilização bem mais ampla que o dobrador de barra. Qualquer dobra feita em um dobrador de barra, pode ser feita em uma viradeira. O dobrador de barra é limitado pela profundidade dos mordentes. Em comparação, a viradeira permite que a chapa a ser dobrada ou modelada passe através dos mordentes do início ao fim, sem obstrução. A capacidade de dobragem da viradeira é determinada pelo fabricante. A capacidade padrão dessas máquinas vai desde o metal nº 12 ao nº 22, e o comprimento da dobra vai de 3 a 12 pés. A capacidade de dobragem da viradeira é determinada pela espessura da borda das várias barras de folha da dobragem. A maioria dos metais tem a tendência de voltar à sua forma original. Se a viradeira for ajustada para um ângulo de 90º, o metal dobrado provavelmente formará um ângulo de 87º ou 88º. Por isso, se desejarmos uma dobra em ângulo de 90º, ajustamos a viradeira para um ângulo de aproximadamente 93º. Laminador 5-17 O laminador (figura 5-18) é operado ma- nualmente, e consiste de três rolos, dois apoios, uma base e uma manivela. A manivela gira os dois rolos dianteiros através de um trem de en- grenagens. Os rolos dianteiros servem como alimen- tadores ou rolos de pega. O rolo traseiro dá a curvatura adequada ao trabalho. Os rolos dian- teiros são ajustados através de dois parafusos nas laterais da máquina. Figura 5-18 Laminador. O rolo traseiro é ajustado através de dois parafusos atrás de cada apoio. Os rolos dianteiro e traseiro são ranhurados para permitir a modelagem de objetos com arame na borda. O rolo superior é equipado com uma soltura que permite uma remoção fácil do metal depois da dobragem. Durante seu uso, o rolo dianteiro inferior deve ser erguido ou abaixado, para que a chapa de metal possa ser inserida. Se o objeto possuir uma borda dobrada, deverá haver folga bastante entre os rolos para evitar um achatamento da dobra. Se um metal que requeira cuidados especiais (como o alumínio) estiver sendo do- brado, os rolos devem estar limpos e sem imper- feições. O rolo traseiro deve ser ajustado para dar a curvatura adequada à parte que se quer dobrar. Não há indicadores que mostrem os ajustes para um diâmetro específico; por isso, o ajuste deve ser feito por tentativas até alcançar a curvatura desejada. O metal deve ser inserido entre os rolos pela frente da máquina. Giramos a manivela no sentido horário para que os rolos puxem a chapa. Uma borda inicial é formada, segurando- se a manivela firmemente com a mão direita e erguendo o metal com a mão esquerda. A dobra da borda inicial é determinada pelo diâmetro da parte a ser dobrada. Caso a borda da parte for chata ou quase chata, não se deve fazer a dobra inicial. Certificamo-nos que os dedos, ou partes da roupa, não estão sobre os rolos antes de iniciar a formatação. A manivela é rodada até que o metal esteja parcialmente introduzido nos rolos, com a mão esquerda, apoiamos a chapa de metal já dobrada, e então continuamos a girar a manivela até que toda a chapa saia. Caso a curvatura desejada não seja obti- da, voltamos o metal para a posição inicial, girando a manivela no sentido contrário. Erguemos ou abaixamos o rolo traseiro, e passamos o metal pelos rolos novamente. Esse processo se repete até que a curvatura desejada seja obtida, depois soltamos o rolo superior e removemos o metal. Se a parte a ser moldada possui formato afunilado, o rolo traseiro deve ser ajustado, de forma que os rolos fiquem mais próximos em uma extremidade que na outra. Essa diferença deverá ser ajustada por tentativas. Se a parte possuir uma borda com arame, a distância entre os rolos superior e inferior, e a distância entre o rolo inferior dianteiro e o rolo traseiro, deverá ser ligeiramente maior na borda com arame que no lado oposto. Processo de moldagem Antes de fixarmos uma parte a uma ae- ronave, durante a fabricação ou reparo, ela deve ser moldada para encaixar-se no lugar. Esse processo de moldagem pode ser muito simples, tal como fazer um ou dois furos para fixação, ou pode ser extremamente complexo, requerendo formatos com curvaturas complexas. As partes são modeladas, nas fábricas, em grandes prensas ou através de martelos me- cânicos, equipados com punções para o formato correto. Cada parte é planejada pelos engenhei- ros da fábrica, que determinam as especifica- ções do material a ser usado, de forma que a parte terminada possua a têmpera correta quan- do deixar as máquinas. Um desenho de cada peça é preparado pelos projetistas da fábrica. Os processos de modelagem usados na linha de vôo, e os praticados na manutenção ou reparo, são quase que diretamente opostos quanto ao método de procedimento. Contudo, eles têm muito em comum. Muito dos fatos e técnicas, aprendidos em um processo, podem ser aplicados ao outro. A modelagem é de grande importância ao mecânico de célula, e requer o máximo do 5-20 material é a curva mais aguda ou dobra, à qual a chapa pode ser submetida sem provocar um enfraquecimento crítico do metal na dobra. Caso o raio da dobra seja muito pequeno, os estresses e fadigas enfraquecerão o metal, e poderão provocar uma rachadura. Um raio mínimo de dobragem é especi- ficado para cada tipo de chapa metálica para avião. O tipo do material, sua espessura e têm- pera são fatores importantes. Uma chapa des- temperada pode ser dobrada em um raio apro- ximadamente igual à sua espessura. O aço inoxidável e a liga de alumínio 2024-T requerem um raio de dobragem bem amplo (ver figura 5-28). Tolerância de dobragem Durante a realização de uma dobragem em chapa de metal, sua tolerância deve ser cal- culada. A tolerância da dobra é o comprimento do material requerido para a dobragem. Essa quantidade de metal deve ser adicionada ao comprimento total do esboço para assegurar material suficiente para a dobra. A tolerância da dobra depende de quatro fatores: (1) O grau de dobragem, (2) O raio de dobragem, (3) A espessura do metal, e (4) O tipo de metal usado. O raio da dobragem é geralmente proporcional à espessura do material. Além disso, quanto mais agudo o raio da dobragem, menor a quantidade de material necessário para a dobra. O tipo de material também é importante. Se o material for macio, ele pode ser dobrado em um ângulo agudo; mas se for duro, o raio da dobragem será maior, e o tamanho da dobra também. O grau da dobragem afeta o comprimento total do metal, enquanto a espes- sura influi no raio da dobra. A dobragem de uma tira de metal comprime o material no lado interno da curva, e estira o material no lado externo da curva. Contudo, numa distância entre esses dois extremos há uma camada que não é afetada por nenhuma das duas forças. Ela é conhecida como a linha neutra ou eixo neutro, e ocorre a uma distância aproximadamente 0.445 vezes a espes- sura do metal (0.445 x E) a partir da face interna da dobra (figura 5-21). Durante a dobragem de metais nas di- mensões exatas, o comprimento da linha neutra deve ser determinado, de forma que haja mate- rial suficiente para a dobra. Figura 5-21 Eixos neutros. Para economizarmos tempo com cálculos de tolerância de dobragem, estabeleceram-se fórmulas e tabelas para os vários ângulos, raios de dobragem, espessuras de material e outros fatores. A fórmula da tolerância da dobra para uma curva de 90º é discutida nos próximos parágrafos. Método # 1, fórmula # 1 Ao raio da curvatura (R) adicionamos metade da espessura do metal (1/2 E). Isso dá, R + 1/2 E, ou aproximadamente o raio do eixo neutro. Figura 5-22 Tolerância de uma dobra a 90º. Compute a circunferência deste círculo, multiplicando o raio da curvatura da linha neu- tra (R + 1/2 E na figura 5-22) por 2 π : 2 π (R + 1/2 E) NOTA: π = 3,1416 5-21 Uma vez que uma curva de 90º é um quarto de um círculo, divida a circunferência por 4. Isso dá: 2 π (R + 1/2 E). 4 Sendo assim, a tolerância da dobra de 90º é: 2 π (R + 1/2 E). 4 Para usar a fórmula e encontrar a tole- rância da dobra de 90º, tendo-se um raio de 1/4 de polegada para um material de 0.051 polegada de espessura, substitua os valores na fórmula como segue: Tolerância 2 x 3,1416(0,250 + 1/2 x 0,051) 4 6,2832 (0,250 + 0,02555) 4 6,2832 (0,2755) 4 = 0,4323. Sendo assim, a tolerância ou o comprimento a mais, necessário para a dobra, é igual a 0,4323 ou 7/16 de polegada. A fórmula está ligeiramente imprecisa, uma vez que a linha neutra verdadeira não está exatamente no centro da chapa a ser dobrada. (veja a figura 5-22). Contudo, a quantidade de erro é tão insignificante que, para a maioria dos trabalhos, desde que o material seja fino, a fórmula é satisfatória. Método # 2, fórmula # 2. Esta fórmula utiliza duas constantes, sendo elas a relação entre o grau da dobragem e a espessura do metal para uma aplicação em particular. Através de experiências com dobras re- ais em metal, os engenheiros aeronáuticos des- cobriram que poderiam obter resultados precisos usando a fórmula a seguir para qualquer grau de dobragem de 1º a 180º. Tolerância = (0,01743 x R + 0,0078 x E) x N onde: R = Raio da dobra E = Espessura do material N = Número de graus da dobra TD = Tolerância da dobra TD = 0,01743 x 20º Figura 5-23 Calculando a tolerância de uma dobra. Método # 3, uso da Tabela para dobras em 90º. Qualquer uma das fórmulas pode ser usada, na ausência da tabela de tolerância de dobra. Para determinar a tolerância para qual- quer grau de curvatura através da tabela(figura5- 24), encontramos a tolerância por grau para o número de graus da dobra. O raio da dobra é dado em fração deci- mal na linha superior da tabela. A tolerância da dobra é dada diretamente abaixo dos raios. O número em cima, em cada caso, é a tolerância de dobra para uma ângulo de 90º, enquanto o número em baixo, é para um ângulo de 1º. A espessura do material é dada do lado esquerdo da tabela. Para encontrar a tolerância de dobra para uma chapa de 0,051 da polegada de espessura, com um raio de dobragem de 1/4 da polegada (0,250 da polegada), e para uma dobra de 90º. Lendo-se no topo da tabela de tolerâncias, encontramos a coluna para um raio de 0,250 da polegada. 5-22 Agora encontramos o bloco, nessa coluna, na mesma linha da medida de 0,051 da polegada, na coluna da esquerda. O número em cima, no bloco, é 0,428, ou seja, a tolerância de dobra correta, em polegadas, para um ângulo de 90º. Figura 5-24 Tabela de tolerância de dobras. Método #4 uso da tabela para dobras diferentes de 90º. Caso a dobra seja diferente de 90º, usamos o número de baixo, no bloco, (a tolerância para 1º) e computamos a tolerância. O número de baixo, neste caso é 0,004756. Sendo assim, caso, a dobra seja de 120º, a tolerância total , em polegadas, será 120 x 0,004756, ou 0,5707 da polegada. RECUO (Setback) Durante a dobragem de uma chapa de metal, é necessário determinar os pontos de iní- cio e fim da dobra, de forma que o comprimento da parte chata da chapa possa ser determinado. Há dois fatores importantes nessa determinação, o raio da dobra e a espessura do material. Na figura 5-27, notamos que o "recuo" é a distância entre a linha tangente da dobra e o ponto de molde. O ponto de molde é o ponto de intercessão das linhas que se estendem a partir das superfícies externas, enquanto as linhas tan- gentes da dobra são os pontos de início e fim da dobra. Notamos também que o "recuo" é o mesmo tanto para a parte chata vertical como para a parte chata horizontal. Outra maneira de ver o "recuo", é a se- guinte: Se o mandril em uma viradeira é ajusta- do para a borda da mesa, um pedaço de metal é inserido, e faz-se uma dobra em 90º, o metal será cortado devido à ação de compressão da chapa. O mandril deve ser "recuado" da borda da mesa o equivalente à espessura da chapa de metal para uma dobra de 90º. Isso permite que o metal flua, formando uma dobra perfeita. 5-25 tenha que ser dobrado em qualquer ângulo diferente de 90º (K = 1), o nº K corres- pondente é encontrado na tabela, e, é multiplicado pela soma do raio e da espessura do metal. O produto corresponde à quantidade de recuo da dobra. Figura 5-26 Recuo-Localização da linha de dobra. Confecção de desenhos É importante fazer um desenho da peça antes de moldá-la, para evitar perdas de material, e para obter um grau maior de precisão na peça final. Na realização de dobras em ângulo reto, deve-se determinar as tolerâncias corretas para o recuo e a tolerância de dobra. Se forem usados processos de contração ou estiramento, as tolerâncias devem ser feitas de forma que a peça possa ser realizada com o mínimo de modelagem. Os procedimentos de desenho podem ser agrupados em três grupos gerais: (1) Desenho plano, (2) Padrão duplicado, e (3) Projeção através de um conjunto de pontos. Os três processos requerem um bom co- nhecimento de aritmética e geometria. Este capítulo discutirá somente dois processos, o de- senho plano e o padrão duplicado. Com relação à Tabela de "K", figura 5- 27, percebe-se que o valor de K para um ângulo de 90º é igual a 1 E (espessura do metal). Uma observação futura mostrará que para um ângulo menor que 90º o recuo será menor que 1E, e para um ângulo maior que 90º o recuo será maior que 1E. Figura 5-27 Termos de tolerância de dobras. Figura 5-28 Raio mínimo de dobras para ligas de alumínio. Figura 5-29 Calculando o recuo. O uso do recuo de 1E em uma dobra menor que 90º (ângulo aberto) resultaria em um flange longe demais. Por outro lado, em um ân- 5-26 gulo maior que 90º com menos de 1E de recuo, o flange seria muito curto. Desenho Plano Suponhamos que seja necessário dese- nhar a vista plana de um canal (figura 5-31), no qual o plano lateral esquerdo "A" deve ter 1 polegada de altura, o plano lateral direito "C", 1 1/4 polegada de altura, e a distância entre as su- perfícies externas dos dois planos B, deve ser de 2 polegadas. O material tem espessura de 0,051 polegada e o raio da dobra deve ser de 3/16 da polegada (0,188). Os ângulos devem ser de 90º. Proceda como a seguir: Figura 5-30 Linha de visada. 1) Determine o recuo para acertar a distância entre os planos. a) O recuo para a primeira dobra: Recuo = R + E = 0,188 + 0,051 = 0,239 pol b) O primeiro plano A é igual ao tama- nho total menos o recuo: Plano A = 1,000 - 0,239 = 0,761 pol 2) Calcule a tolerância das dobras para a pri- meira dobra, usando a tabela de tolerância (figura 5-24). (TD = 0,3307 ou 0,331) 3) Agora projete o segundo plano B. Ele é igual à dimensão total menos o recuo em cada extremidade, ou B menos dois recuos: (ver figura 5-31) Plano B = 2,000 - (0,239 + 0,239) = 2,000 - 0,478 = 1,522 pol 4) A tolerância de dobra para a segunda dobra é a mesma que para a primeira (0,331). Marque essa distância (ver figura 5-31). 5) O terceiro plano C é igual à dimensão total menos o recuo. (ver figura 5-31.) Plano C = 1,250 - 0,239 = 1,011 pol 6) Adicionando as medidas dos planos A, B e C, e as tolerâncias (0,761 + 0,331 + 1,522 + 0,331 + 1,011), a soma é 3,956, ou aproxima- damente 4,00 polegada. Totalizando os três planos A, B e C, 1 pol, 2 pol, e 1 1/4 pol res- pectivamente, a soma é 4,250 polegadas de comprimento de material. Figura 5-31 Desenho plano de um canal. Este exemplo ilustra como o recuo e a tolerância de dobra afetam o comprimento do material na modelagem de dobras em linha reta. Neste caso, a redução é de aproximadamente 1/4 de polegada 5-27 Depois de todos os cálculos, corte o material e marque as linhas de visada como mostrado na figura 5-31. Padrão Duplicado Quando for necessário duplicarmos uma peça de aeronave e não possuirmos seu desenho, tomamos as medidas diretamente do original ou de uma duplicata. Durante este estudo recorremos às ilustrações da figura 5-32. Uma linha de referência (DATUM) é desenhada, AB, na peça amostra, e uma linha correspondente no material a ser cortado (exemplo 1, figura 5-32). Figura 5-32 Duplicando um padrão. A seguir, tomando o ponto A na peça referência como centro, desenhamos um arco com um raio de aproximadamente 1/2 polegada se estendendo até os flanges (exemplo 2, figura 5-32). Desenhamos arcos semelhantes, cada um com raio 1/2 pol maior que o anterior até que toda a peça esteja marcada. No caso de haver uma curva extremamente aguda no objeto, di- minuimos a distância entre os arcos para aumentar o número deles. Esse procedimento aumentará a precisão do desenho. Um arco deve passar por cada uma das pontas da peça; um arco pode passar através de mais de uma ponta (exemplo 3, figura 5-32). Localizamos o ponto coordenado no desenho, medindo a peça através de um compasso. Medimos sempre a distância do ponto de referência até o início da linha da dobra, no flange da peça. Após a localização de todos os pontos, desenhamos uma linha que passe por eles, usando uma curva francesa para assegurar um traçado suave (exemplo 4, figura 5-32). Deixamos uma margem para modelar o flange e localizamos a linha de tangência de dobra interna, medindo dentro da linha de visada, uma distância igual ao raio de dobra da peça. Utilizando a intercessão das linhas como centro, localizamos os furos de alívio necessários. Depois cortamos e modelamos como necessário. Furos de Alívio Toda vez que houver uma intercessão de dobras, devemos remover material desse ponto para darmos espaço ao material contido nos flanges. Por isso, fura-se as intercessões. Esses furos, chamados de alívio, evitam a formação de pontos de fadiga nas intercessões das linhas internas de tangência de dobra, o que faria com que o metal rachasse. Os furos de alívio geram arestas mais bem aparadas. O tamanho dos furos de alívio varia de acordo com a espessura da chapa. Eles não de- vem ser menores que 1/8 de polegada em diâmetro, para chapas de alumínio até 0,064 de polegada de espessura, ou 3/16 de polegada para chapas que vão de 0,072 polegada a 0,128 da polegada de espessura. O método mais comum de se determinar o tamanho dos furos de alívio é usar o raio de dobra, desde que ele não seja menor que a medida mínima (1/8 de polegada). Os furos de alívio devem tocar a intercessão das linhas internas de tangência de dobra. 5-30 periodicamente usado para verificar a precisão da curvatura. Comparando o flange com o molde determinaremos exatamente como a curva está progredindo, e onde ela deve ser aumentada ou diminuída. É preferível fazer com que a curva fique moldada no formato desejado antes de tentarmos finalizar qualquer parte, porque a finalização ou alizamento do ângulo poderá causar uma mudança na forma da curva. Se qualquer parte da curva dobrar demais, a reduzimos virando a peça ao contrário, e batendo na parte mais alta com suaves pancadas de macete. Tentamos formar a curva com o menor número de pancadas possíveis, visto que um excesso de marteladas irá endurecer o metal. Esse endurecimento pode ser reconhecido por uma falta de resposta ao curvamento ou por um comportamento semelhante ao de uma mola. Em alguns casos, a peça terá que ser recozida durante a operação de curvamento. Se isso ocorrer, refazemos o tratamento térmico da peça antes de instalá-la na aeronave. O curvamento de uma peça em ângulo, moldada ou extrudada através de contração, pode ser realizado através de dois métodos; através do bloco “V” ou do bloco de contração. Dos dois, o método do bloco “V” é em geral mais satisfatório por ser mais rápido e mais fácil, e por afetar menos o metal. Contudo, pode-se obter resultados muito bons com o bloco de contração. No método do bloco “V”, posicionamos um dos flanges da tira em ângulo sobre o bloco “V” com o outro flange virado para cima, como mostrado na figura 5-35. Seguramos firmemente, de forma que não balance durante as marteladas, e então batemos na borda do flange superior, com pancadas suaves, usando um macete com cabeça macia e arredondada. Em uma das extremidades da tira, batemos suavemente para a frente e para trás, sobre a ranhura em "V" do bloco. Batemos a borda do flange em um ângulo suave, à medida que ele vai dobrando para fora. Figura 5-35 Bloco em “V”. Ocasionalmente checamos a curva quanto ao padrão. Se for feita uma curva muito fechada, o ângulo (seção transversal do ângulo moldado) fechará ligeiramente. Para evitar essa redução do ângulo, prendemos a peça a um bloco de madeira dura com o flange martelado faceado para cima, usando pequenos grampos em "C". Os mordentes dos grampos "C" devem ser cobertos com uma fita protetora. Se o ângulo já tiver fechado, o devolvemos à condição normal com pequenas pancadas de macete, ou com o auxílio de um pequeno bloco de madeira dura. Se qualquer parte da peça curvar-se de- mais, a reduzimos e colocamos ao contrário sobre um bloco “V”, martelando com um macete adequado. Após obter a curvatura correta, suavizamos todo o ângulo, batendo com um macete de cabeça macia. Caso a curva do ângulo moldado deva ser aguda, ou se os flanges do ângulo forem lar- gos, o método do bloco de contração deverá ser usado. Neste processo o flange que formará a parte interna da curva é amolgado. Durante o amolgamento, seguramos o alicate de amolgas, de forma que os mordentes fiquem afastados aproximadamente 1/8 pol. Girando o seu punho para trás e para a frente fazemos com que o mordente superior do alicate contacte o flange, primeiro em um lado e de- pois, no outro lado, do mordente inferior. Completamos o amolgamento, tra- balhando em um calombo do flange, aumentando gradualmente o movimento de torção do alicate. Não devemos fazer calombos muito largos, pois isso dificultaria o trabalho. O 5-31 tamanho do calombo dependerá da espessura e da maciez do material, mas geralmente 1/4 polegada é suficiente. Ponha vários calombos espaçados colocados uniformemente ao longo da curva desejada, com espaço suficiente entre cada um de forma que os mordentes do bloco de enrugamento possam facilmente ser encaixados. Após terminarmos o encrespamento, posicionamos o flange enrugado no bloco de contração, de forma que um calombo de cada vez seja localizado entre os mordentes. Cada ca- lombo é amassado com suaves batidas de um macete com cabeça macia, começando no ápice do calombo e trabalhando gradualmente em direção à borda do flange. Periodicamente checamos o ângulo em relação ao padrão durante o processo de mol- dagem, e depois que todos os calombos forem aplainados. Caso seja necessário aumentar a curva, aumentamos o número de calombos e repetimos o processo. Os calombos adicionais são feitos entre os originais, de forma que o metal não endureça em nenhum ponto. Se a curva precisar ser aumentada ou ligeiramente diminuída em qualquer ponto, usamos o bloco "V". Após obter a curvatura desejada, aplaine a tira em ângulo sobre um remanchador ou uma forma de madeira. Ângulos Flangeados O processo de moldagem para os pró- ximos dois ângulos flangeados é ligeiramente mais complicado que o discutido, em que a do- bra era mais curta e necessitava da contração e do alongamento de áreas pequenas ou concen- tradas. Se o flange for virado em direção à parte interna da dobra, o material deve ser contraído. Se for para a parte exterior, ele deve ser alongado. Na moldagem de um ângulo flangeado por contração, usamos blocos de moldagem de madeira, semelhantes aos mostrados na figura 5- 36, e procedemos como a seguir: (1) Corte o metal no tamanho, deixando mar- gem para os ajustes depois da moldagem. Determine a tolerância de dobra para uma sobra de 90º e arredonde a borda do bloco de moldagem de acordo. Figura 5-36 Moldando um ângulo flangeado. (2) Prenda o material nos blocos de moldagem como mostrado na figura 5-36, e dobre o flange exposto contra o bloco. Após a dobragem, bata os blocos ligeiramente. Isso fará com que a dobragem assente. (3) Usando um macete para contração com ca- beça macia, comece a bater próximo ao centro e vá batendo gradualmente em direção a ambas as extremidades. O flange tenderá a empenar na dobra, porque o material foi feito para ocupar menos espaço. Trabalhe o material em diversos empenamentos pequenos, ao invés de um grande, vá batendo suavemente e comprimindo gradualmente o material de cada empeno. O uso de um bloco de madeira dura, como mostrado na figura 5- 36, ajudará a remover os empenamentos. 5-32 (4) Aplaine o flange depois que ele for achatado contra o bloco de moldagem e remova pequenas irregularidades. Caso os blocos de moldagem sejam feitos de madeira dura, use um martelo metálico. Caso as fôrmas sejam de metal, use um macete macio. Apare as rebarbas, lime e dê o polimento. Moldagem por Alongamento Para moldar um flange em ângulo por alongamento, utilizamos os mesmos blocos de moldagem, o bloco de calço de madeira e o macete que foi usado no processo de contração. Proceda como a seguir: (1) Corte o material no tamanho (dando mar- gem para retoques), calcule a tolerância de do- bra para um ângulo de 90º e arredonde a borda do bloco para encaixar no raio de dobragem de- sejado. (2) Prenda o material nos blocos de moldagem como mostrado na figura 5-36. (3) Usando um macete macio, comece a bater próximo às extremidades, e vá trabalhando o flange suavemente e gradualmente para evitar rachaduras. Aplaine o flange como descrito no procedimento anterior, apare as bordas e lime, se necessário. Peças Flangeadas Curvas Essas peças são geralmente manufatura- das. Dos tipos mostrados na figura 5-37, e que tem furos de alívio é provavelmente o mais fácil de moldar. Ela possui um flange côncavo (o flange interno) e um flange convexo (o flange externo). O flange côncavo é modelado por alon- gamento, e o convexo por contração. Tais peças podem ser moldadas com o auxílio de blocos de moldagem de madeira dura ou metal. Esses blocos são feitos em pares semelhantes aos usados para ângulos retos, e são identificados da mesma maneira. Eles diferem no fato de serem fabricados especificamente para a peça em questão a ser moldada, mas se encaixam perfeitamente e possuem as mesmas dimensões e contornos da peça final. As peças de encaixe podem ser equipa- das com pinos de alinhamento, para ajustar os blocos e manter o metal no lugar. Os blocos podem ser mantidos no lugar por um grampo "C" ou uma morsa. Eles também podem ser presos por parafusos, furando-se através das formas e do metal, desde que os furos não afe- tem a resistência da peça final. As bordas do molde são arredondadas para dar o raio correto de dobragem à peça, e são mais desbastadas para evitar o retorno do metal (springback). Esse desbaste é especialmente necessário se o metal for duro, ou se a dobragem tiver que ser muito precisa. Observamos os diversos tipos de fôrmas representadas na figura 5-37. Na nervura de aba plana usamos apenas um flange convexo; porém, devido à grande distância ao redor da peça e à possibilidade de empenamento, ela é um pouco mais difícil de moldar. O flange e a parte com rebordos dão resistência suficiente para fazer desse tipo de nervura um dos melhores. No tipo com furos de alívio, o flange côncavo dificulta a moldagem; contudo, o flange externo é partido em seções menores por furos de alívio (entalhes inseridos para evitar deformações em uma dobra). No tipo com frisos e rebordos, notamos que os frisos são inseridos a intervalos idênticos. Os frisos são feitos para absorver material e causar a curvatura, e também aumentar a resistência da peça. Na outra nervura de bordo de ataque ilustrada, notamos que foi aplicada uma combinação de quatro métodos comuns de moldagem: o amolgamento, o enrugamento, a aplicação de furos de alívio e a utilização de um ângulo moldado, rebitado em cada extremidade. 5-35 (2) Aplique uma fina camada de óleo fino à fôrma e ao alumínio para evitar o roçamento. Figura 5-40 Forma e gabaritos. (3) Prenda o metal entre a fôrma e a placa de aço, como descrito anteriormente, de maneira que fique bem firme, e possa deslizar um pouco para dentro da fôrma. (4) Prenda a fôrma em uma morsa. Com um macete de cabeça macia ou com um bloco de madeira dura e um macete adequado, comece a bater próximo às bordas da fôrma. (5) Com suaves pancadas do macete vá traba- lhando o metal gradualmente a partir das bordas. Lembre-se que o objetivo do processo é moldar o metal, alongando-o, ao invés de força-lo na fôrma com fortes pancadas. Sempre comece a bater próximo às bordas da fôrma; nunca comece no meio. (6) Alise a peça o máximo possível antes de re- movê-la da fôrma. Isso pode ser feito esfre- gando-se a peça com um bloco de bordo com ponta arredondada, ou com a ponta arredondada de um macete. (7) Remova o "blister" do bloco de golpea- mento e apare-o, deixando um flange de 1/2 polegada. (8) Finalmente, faça os furos para os rebites, chanfre com as bordas em 45º, limpe e dê polimento na peça. O golpeamento sobre um saco de areia é um dos processos de moldagem manual mais difíceis, porque não há um molde que sirva como guia. Neste tipo de operação de moldagem, faz-se uma depressão no saco de areia para tomar a forma da porção martelada do metal. A depressão tem a tendência de se afastar das marteladas. Isso faz com que seja necessário um reajuste de tempos em tempos durante o golpe- amento. O grau de alteração depende muito do contorno ou da forma da peça a ser moldada, e das marteladas que serão dadas para alongar, dirigir ou encolher o metal. Na moldagem através deste processo, preparamos um gabarito para os contornos, ou algum tipo de padrão para servir como um guia e para assegurar a precisão da peça terminada. O gabarito é feito em papel "kraft" ou similar, e dobrado sobre a peça a ser duplicada. Cortamos o papel nos pontos onde ele deva ser alongado para encaixar-se, e prendemos pedaços adicionais de papel com fita para cobertura, de cobrir as partes expostas. Depois de cobrir completamente a peça, recortamos o padrão no tamanho exato. 5-36 O papel é aberto e estendido sobre o metal no qual a peça será feita. Apesar do padrão não ficar plano, ele dará uma idéia bem exata do tamanho aproximado do metal a ser cortado, e as partes cortadas indicarão onde o metal deverá ser alongado. Com o padrão sobre o material riscamos com um lápis, adicionamos pelo menos 1 polegada de metal ao redor de toda a peça du- rante o corte. O excesso de metal é aparado depois que moldamos a peça. Caso a peça a ser moldada seja radial- mente simétrica, será bem mais fácil, pois um simples gabarito de contorno servirá como guia no trabalho. Contudo, o procedimento para golpear partes de chapa de metal sobre um saco de areia segue certas regras básicas que podem ser aplicadas a qualquer peça, não importando seu contorno ou forma. (1) Desenhe e corte o gabarito do contorno. Ele pode ser feito de chapa de metal, papelão ou compensado fino. (2) Determine a quantidade de metal necessária, desenhe, e corte no tamanho, deixando uma margem de pelo menos 1/2 polegada. (3) Ponha o saco de areia sobre uma base firme, capaz de suportar as marteladas, e com a ajuda de um macete de cabeça macia, faça uma cova no saco de areia. Analise a peça para determinar o raio correto da cova para a operação de moldagem. A cova mudará devido às marteladas, e deverá ser reajustada periodicamente. (4) Escolha um macete macio de cabeça arre- dondada ou em forma de sino, tendo um contorno um pouco menor que o contorno desejado. Segurando uma borda do metal na mão esquerda, coloque a parte a ser martelada próxima à borda da cova no saco de areia. (5) Continue martelando em direção ao centro, girando o metal e trabalhando gradualmente até que o formato desejado seja obtido. Molde toda a peça como uma unidade. (6) A intervalos freqüentes, durante o martela- mento, cheque a peça quanto à sua precisão, aplicando o gabarito. Se formarem-se rugas, elimine-as antes que elas aumentem. (7) Finalmente, com uma bigorna adequada e com um martelo, ou com um calço e um martelo, remova pequenos amolgamentos e marcas de martelo. (8) Com um riscador, marque ao redor do exte- rior do objeto. Apare as bordas e lime até ficar liso. Embutimento Um embutimento é uma saliência forma- da em uma tira metálica, em ângulo para permitir uma folga para uma chapa ou uma extrução. São geralmente encontrados na intercessão de vigas e nervuras. Um desses membros, geralmente a nervura, tem seu flange embutido para encaixar-se sobre o flange da viga. O tamanho da saliência é geralmente pequeno; por isso, a profundidade do embutimento é geralmente especificada em milésimos de polegada. A espessura do material a ser embutido governa a profundidade do embutimento. Na determinação do comprimento necessário do embutimento, é comum exceder em 1/16 pol para dar a folga suficiente, para assegurar um encaixe entre a peça embutida ou sobreposta. Há vários métodos de se fazer um em- butimento. Se for em um flange reto ou em uma chapa plana de metal, o fazemos em uma viradeira, inserindo e dobrando ao longo da linha do embutimento. Seguramos um pedaço de metal na es- pessura correta para dar o afastamento desejado sob a peça a ser dobrada, batemos o flange para baixo enquanto ele estiver fixo na viradeira. Quando for necessário fazer um embu- timento em um flange curvo, podemos usar blo- cos de moldagem ou matrizes feitos em madeira dura, aço ou liga de alumínio. Se a matriz for ser usada poucas vezes, devemos fazê-la de madeira dura, que é mais fácil de moldar. Caso sejam necessários diversos embutimentos, utilizamos matrizes de aço ou alumínio. As matrizes de liga de alumínio são as preferidas por serem mais fáceis de fabricar que as de aço, e durarem tanto quanto estas. Essas matrizes são suficientemente macias e elásticas 5-37 para permitir a moldagem de peças de liga de alumínio sem se danificar, e mossas e arranhões são facilmente removidos de sua superfície. Na utilização de matrizes para embuti- mento pela primeira vez, elas são testadas quanto à precisão em um pedaço de metal. Dessa forma é afastada a possibilidade de estragar peças já fabricadas. Mantemos sempre as superfícies dos blocos livres de sujeira e rebarbas, de forma que o trabalho não seja estragado. Operações com Aço Inoxidável Na utilização do aço inoxidável, nos asseguramos que o metal não fique com arranhões irregulares ou danificado. Tomamos precauções especiais durante o cisalhamento, puncionamento ou a furação desse metal. É necessário o dobro da pressão para cisalhar ou puncionar o aço inoxidável e a matriz, ajustados bem próximos. O excesso de folga fará com que o metal exceda as bordas da matriz e endureça, resultando em um esforço excessivo da máquina. Na furação de aço inoxidável usamos uma broca de alta velocidade retificada em ângulo de 140º. Algumas brocas especiais possuem um ponto de saliência, enquanto outras possuem um enrolador de cavacos nos canais. Quando utilizamos uma broca comum, esmerilharemos sua ponta para que o ângulo fique bem obtuso. A velocidade da furadeira é mantida na metade necessária para furar aço doce, mas nunca excedendo 750 RPM. Mantemos uma pressão uniforme em toda a operação. Furamos o material sobre uma placa de apoio, tal como ferro fundido, que é duro o bastante para permitir que a broca fure toda a chapa sem afasta-la do ponto de furacão. Posicionamos a furadeira antes de ligá-la, e fazendo pressão sobre o ponto. Para evitar o superaquecimento, mergu- lhamos a broca na água depois de fazer cada furo. Quando for necessário fazer vários furos profundos em aço inoxidável, usamos um refrigerante líquido. Um composto de 1 libra de enxofre em 1 galão de óleo de banha servirá para o propósito. O refrigerante é aplicado ao material imediata- mente após o início da furacão. As furadeiras manuais de alta velocidade têm a tendência de queimar no ponto de contato; sendo assim, furadeiras manuais de alta velocidade não devem jamais ser usadas devido ao aumento da temperatura. Uma furadeira de coluna ajustável para velocidades menores que 750 RPM é recomendada. Operações com Magnésio O magnésio, em estado intrínseco, não possui resistência suficiente para ser usado em partes estruturais; mas como uma liga, possui um elevado índice resistência-peso. Sua resis- tência não é afetada por temperaturas abaixo de zero, e isso aumenta sua adaptabilidade para uso aeronáutico. A propriedade amagnética das ligas, as valorizam na construção de caixas e peças de instrumentos. Ao mesmo tempo que as ligas de mag- nésio podem geralmente ser fabricadas, através de métodos semelhantes aos usados em outros metais, deve-se ter em mente que muitos deta- lhes das práticas de oficina não se aplicam. As ligas de magnésio são difíceis de fabricar à temperatura ambiente, por isso operações mais complexas deverão ser feitas a altas temperaturas. Isso requer um pré- aquecimento do metal ou matriz, ou ambos. Chapas de liga de magnésio podem ser cortadas em tesouras de lâminas, matrizes de estampagem, tupias ou serras. Serras manuais ou circulares são geralmente usadas para cortar extrusões na medida. Tesouras convencionais e recortadores não devem ser usados para cortar chapas de liga de magnésio, por produzirem bordas ásperas e rachadas. O cisalhamento e a estampagem das li- gas de magnésio requerem uma folga bem pe- quena da máquina. Uma folga máxima de 3 a 5% da espessura da chapa é recomendada. A lâmina superior da tesoura deve ser retificada em ângulo de 45º a 60º. O ângulo do cisalhamento em um punção deverá ser de 2º a 3º, com uma folga de 1º na matriz. Para a estampagem, o ângulo de cisalhamento na matriz deverá ir de 2º a 3º, com um ângulo de folga de 1º no punção. Sempre que possível utiliza-se uma pressão de retenção. O cisalhamento a frio não deve ser feito em chapas laminadas com espessura maior que 0,064 pol, ou em chapas temperadas, com 5-40 O rebite 2117-T é geralmente usado em serviços gerais de reparo, uma vez que não re- quer tratamento térmico, é macio e forte resistente, e principalmente à corrosão quando usado com a maioria dos tipos de ligas. O rebite 2024-T é o rebite mais forte dos da liga de alumínio, e é utilizado em peças sujei- tas a grandes estresses. Contudo, ele deve ser macio na aplicação. Nunca substumos rebites 2024-T por rebites 2117-T. O tipo de cabeça de rebite a ser selecio- nado para um serviço em particular, pode ser determinado, observando-se os rebites usados em locais adjacentes, pelo fabricante. Uma regra geral a ser seguida em uma aeronave que utiliza rebites escareados, é aplicar rebites escareados na superfície superior de asas e estabilizadores, na parte inferior do bordo de ataque antes da longarina, e na fuselagem até o ponto mais alto da asa. Usamos rebites com cabeça universal em todas as outras áreas. Em geral, tentamos fazer o espaçamento dos rebites em um reparo, de acordo com o utilizado pelo fabricante, na área adjacente ao reparo. Além dessa regra fundamental, não há uma regra que governe o espaçamento de rebites em todos os casos. Contudo, há certos requisitos mínimos que devem ser observados. A distância até a borda, ou a distância do centro do primeiro rebite até a borda da chapa, não deve ser menor que duas vezes o diâmetro do rebite, nem maior que quatro vezes. A dis- tância recomendada é aproximadamente 2,5 ve- zes o diâmetro do rebite. Se os rebites forem colocados muito próximos da borda da chapa, a chapa poderá rachar ou soltar-se dos rebites; e se eles forem colocados muito afastados da borda, a chapa poderá virar suas bordas para cima. O passo dos rebites é a distância entre os centros dos rebites adjacentes em uma mesma fileira. O menor passo de rebites permissível é igual a três vezes o diâmetro do rebite. A média de passo usada varia de quatro a dez vezes do diâmetro. O passo transversal é a distância perpendicular entre fileiras de rebites; é geralmente igual a 75% do passo do rebite. O menor passo transversal permitido é 2,5 vezes o diâmetro. Durante o reparo de um tubo danificado em que os rebites o transpassam completamente, distanciamos os rebites de quatro a sete vezes o diâmetro, caso os rebites adjacentes estejam em ângulo reto, e distanciamos de 5 a 7 vezes o diâmetro, caso eles estejam em linha (paralelos). O primeiro rebite de cada lado da junta não deve estar a menos de 2,5 vezes o diâmetro a partir da ponta da luva. As regras gerais de espaçamento de rebi- tes, como aplicadas a fileiras, são bem simples. Em uma fila única, primeiro determinamos a distância da borda em cada ponta da fila, depois calculamos o passo dos rebites como mostrado na figura 5-42. No cálculo de duas filas, calculamos a primeira fila como já descrito, posicionamos a segunda fila a uma distância igual ao passo transversal a partir da primeira fila, e depois calculamos os pontos dos rebites da segunda fila, de forma que eles fiquem exatamente na metade da distância entre os rebites da primeira fila. No cálculo de três fileiras, calculamos a primeira e a terceira filas, depois determinamos os pontos da segunda fila traçando uma linha reta. (ver figura 5-42). Figura 5-42 Espaçamento de rebites. INSTALAÇÃO DE REBITES As várias ferramentas necessárias na instalação e remoção de rebites incluem brocas, escareadores, cortadores, barras de apoio, 5-41 martelos, puxadores, punções de rebaixamento e outros tipos de escareadores, pistolas de rebi- tagem e máquinas de rebitagem. Parafusos auto-fixante, grampos "C" e prendedores são acessórios comumente usados para segurar as chapas durante as rebitagens. Alguns desses itens foram discutidos anteriormente neste capítulo. Outras ferramentas e equipamentos necessários na instalação de rebites serão discutidos nos próximos parágra- fos. Duplicadores Quando seções do revestimento são substituídas por novas, os furos da nova chapa devem coincidir com os furos já existentes na estrutura. Esses furos podem ser feitos com um duplicador. O pino na perna inferior do duplicador encaixa-se no furo existente. O furo na peça nova é feito, perfurando-se através da bucha da perna inferior. Se o duplicador estiver correto, os furos feitos desta forma estarão perfeitamente alinhados. Deve-se usar um duplicador para cada tamanho de rebite. Cortadores No caso de não haver rebites disponíveis no comprimento desejado, podem ser usados cortadores de rebites para reduzí-los ao tamanho desejado. Durante o uso do cortador rotativo de rebites, inserimos o rebite no orifício correto, colocamos o número requerido de calços sob a cabeça do rebite, e apertamos como se fosse um alicate. A rotação dos discos irá cortar o rebite na medida exata, o que é determinado pela quantidade de calços sob a cabeça. Na utilização de um cortador grande, o colocamos em uma morsa, inserimos o rebite no orifício correspondente e o cortamos puxando o punho, cisalhando o rebite. Caso não se disponha de um cortador de rebites pode-se usar um alicate de corte diagonal. Barras de Apoio Uma barra de apoio é uma ferramenta que é apoiada contra a extremidade do corpo do rebite, enquanto a cabeça de fixação é amas- sada. A maioria das barras de apoio são feitas de ferro, mas as feitas de aço duram mais e re- querem menos recondicionamento. São confec- cionadas em diversas formas e tamanhos para facilitar a rebitagem em todos os locais possí- veis. Alguns tipos de barras de apoio são mos- trados na figura 5-43. Figura 5-43 Barras de apoio. As barras devem ser mantidas sempre limpas, lisas e bem polidas. Suas arestas devem ser ligeiramente arredondadas, para evitar danos ao material adjacente à operação de rebitagem. Aparelhos para Rebitagem Manual e Puxadores Manuais O aparelho para rebitagem manual, é uma ferramenta equipada com um punção para aplicar um tipo específico de rebite. Há apare- lhos para todos os tamanhos e tipos de cabeças de rebite. O aparelho mais comum é feito de aço de carbono de 1/2 polegada de diâmetro por 6 polegada de comprimento, e estriado para evitar escorregar na mão. Somente a face da fer- ramenta é endurecida e polida. Ferramentas para rebites de cabeça re- donda ou chata (brazier) possuem uma depres- são que se encaixa na cabeça do rebite. Na esco- lha da ferramenta correta, devemos nos assegurar que ela dará a distância adequada entre si e as bordas da cabeça do rebite, e entre si e a superfície do metal. Ferramentas chatas ou lisas são usadas para rebites chatos e escareados. Para colo- carmos rebites escareados adequadamente,
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