WO2014107774A1

WO2014107774A1 - Método de brasagem de uma pinça a um corpo de mandril hidráulico e método de substituição de uma pinça em um corpo de mandril hidráulico

Info

Publication number: WO2014107774A1
Application number: PCT/BR2013/000017
Authority: WO
Inventors: Iasuo Koda FILHO
Original assignee: Ynowa Ferramentas Ltda.
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-17
Also published as: BR112015016440A2

Abstract

A presente invenção refere-se a um método de junção de uma pinça (2) a um corpo de mandril hidráulico (1). Preferencialmente, o corpo do mandril (1) é fabricado com um material metálico diferente do material utilizado na fabricação da pinça (2). Na presente invenção, o corpo do mandril (1) e a pinça (2) são temperados de forma separada. Além disso, a junção da pinça (2) ao corpo do mandril (1) é realizada através de processo de brasagem por indução e/ou maçarico, após o processo de têmpera dos materiais metálicos. A presente invenção refere-se ainda a um método de substituição de uma pinça (2) em um corpo de mandril (1).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DE BRASAGEM DE UMA PINÇA A UM CORPO DE MANDRIL HIDRÁULICO E MÉTODO DE SUBSTITUIÇÃO DE UMA PINÇA EM UM CORPO DE MANDRIL HIDRÁULICO".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método de junção de uma pinça a um corpo de mandril hidráulico em que, preferencialmente, são utilizados dois materiais metálicos distintos na fabricação do corpo do mandril e da pinça. Deste modo, o mandril hidráulico referido na presente invenção é denomina- do de mandril hidráulico bi-metálico. Na presente invenção, a junção da pinça ao corpo de mandril é realizada através de processo de brasagem por indução ou maçarico. Ainda, o tratamento térmico dos materiais metálicos que constituem a pinça e o corpo de mandril é realizado separadamente e o processo de brasagem é feito após este tratamento térmico. Adicionalmente, a presente invenção refere-se ainda a um método de substituição de uma pinça a um corpo de mandril.

Descrição do Estado da Técnica

Atualmente, existem diversas versões de mandris hidráulicos utilizados para a fixação de ferramentas de haste cilíndrica, tais como fresas, brocas, rebai- xadores, escareadores, entre outros.

Os mandris hidráulicos, na grande maioria, são fabricados a partir de um único material metálico e a brasagem da pinça no corpo do mandril é feita por meio de anéis de brasagem em dois locais de ponto de brasagem: um na parte frontal e outro na parte posterior da pinça. Tais anéis de brasagem são inseridos na cavidade do corpo do mandril para, em seguida, a pinça ser introduzida. Então, o processo de brasagem das pinças nos mandris é realizado de modo simultâneo à têmpera do material metálico, sob a mesma atmosfera do forno. Além disso, o resfriamento dos materiais deve ser realizado em atmosfera controlada. Isto impede de ter-se um controle de como e quando a brasagem é feita, impossibilitando a utilização de materiais distintos no corpo e na pinça do mandril. O documento norte-americano US 6,488,285 B1 refere-se a um mandril hidráulico que inclui um furo central para receber uma haste de ferramenta. Pelo menos uma cavidade fechada é disposta no corpo do mandril de modo adjacente ao furo e estendendo-se circunferencialmente por uma distância inferior a 360 graus. A cavidade que contém o dispositivo comunica-se com o meio para pressurizar o meio para deformar radialmente e expandir a parede do^' furo de um diâmetro normal para um diâmetro maior, para permitir a haste da ferramenta seja movida para dentro ou a partir de furo. A despres- surização do meio faz com que a parede do furo se retraia radialmente ao diâmetro normal para fixação do membro no furo. Ainda, as cavidades presentes no mandril são espaçadas circunferencialmente umas das outras, mas se comunicam umas com as outras por meio de um canal de conexão circular. Comunicando-se com este canal há um furo radial que se estende da superfície externa do corpo do mandril e intersecta o canal, formando as- sim uma porta de interconexão. O processo de fixação do mandril hidráulico é realizado por solda, parafusamento, brasagem, entre outros, através da porção posterior do mandril.

No documento US 20 1/156363 A1 é abordado um dispositivo de ferramenta de fixação que compreende um corpo de ferramenta de retenção para pren- der, de forma fixa, a uma ferramenta rotativa que compreende um eixo dotado de uma seção de fixação e de uma abertura de recepção para o veio da ferramenta, um dispositivo de alimentação de líquido de refrigeração para pressurizado fluido, pelo menos, um dispositivo de refrigeração de orientação para guiar o líquido de refrigeração para dentro de um eixo da ferramen- ta presa. Uma câmara de armazenamento de líquido de refrigeração e/ou câmara de recolha é conectada por meio de um espaço anular para o meio do dispositivo de suporte de ferramenta. A câmara de armazenamento de líquido de refrigeração e/ou a câmara de recolha e o espaço anular são definidos, pelo menos parcialmente, pelo eixo de trabalho. O documento revela ainda que há um elemento de cobertura soldado à extremidade frontal do corpo do mandril. No documento WO 2005/115665 A1 considera-se um mandril composto por um corpo principal que define um compartimento de fluido hidráulico de recepção e que compreende uma porção de recepção da ferramenta com, pelo menos, uma porção de parede deformável. Ao corpo do mandril estão sol- dadas uma porção de nariz e uma porção de eixo traseiro.

O documento US 5,711 ,538 apresenta uma ferramenta de fixação de precisão a haste de uma ferramenta, por exemplo. A ferramenta é constituída por um corpo de base, uma luva de expansão que é montada de forma removível sobre uma parte do corpo de base, que é elasticamente deformável no sentido radial, e um dispositivo para a introdução de um meio hidráulico para um espaço de pressão proporcionada entre a luva de expansão e a parede do corpo de base. Neste caso, a luva de expansão é feita de um material termoplástico, especialmente um poliéster linear como PET, PBT e PC, ou uma mistura dos mesmos e uma polimistura (mistura de polímero tendo uma alta resistência a impacto e contendo polietileno clorado), com paredes grossas comparativamente, pelo menos na sua parte radialmente deformável. A ferramenta proposta, porém, difere-se de um mandril pois serve para prender diâmetros internos - e não externos - através de expansão de sua luva. Em nenhum dos documentos acima mencionados é abordada a utilização de componentes do mandril - pinças brasadas ou soldadas, por exemplo - fabricados com material diferente daquele utilizado no corpo do mandril.

Atualmente, os fabricantes de mandris hidráulicos fabricam os mandris e suas pinças com o mesmo material - geralmente aço SAE H13 -, devido a suas propriedades de deformação elástica e principalmente a possibilidade de realizar a têmpera em ar. Como o processo de brasagem se dá concomitantemente à têmpera do material, não é possível a utilização de diferentes materiais metálicos na fabricação dos mandris, uma vez que não é recomendado temperar e brasar aços diferentes ao mesmo momento. O aço SAE H13, por exemplo, pode ser submetido a tempera em ar, contribuindo assim para a brasagem da pinça após o processo de têmpera. A utilização de um tipo de aço que exija o resfriamento - têmpera - em meio líquido, como óleo, água, etc, pode acarretar na perda e/ou contaminação da solda no ato da imersão da peça neste líquido.

Há ainda soluções como a da empresa Strategic Tooling Solutinos, cujos mandris apresentam uma pinça de redução, que não é soldada e sim um acessório, ou seja, é uma pinça colocada dentro do diâmetro do mandril hidráulico para poder se utilizar uma ferramenta - broca, fresa, etc. - de um diâmetro menor, sem precisar comprar outro mandril hidráulico para aquele referido diâmetro. Neste caso, o corpo do mandril é fabricado com aço forjado enquanto as outras partes, como garras e pinhões - presentes na pinça de redução -, são fabricados com aço-carbono tratado termicamente ou liga de aço endurecido. A pinça que é brasada no mandril, no entanto, é fabricada com o mesmo material utilizado no mandril, em que a brasagem ocorre simultaneamente ao processo de têmpera do material, como explicado anteriormente.

Como solução aos problemas do estado da técnica previamente mencionados, a presente invenção considera um mandril hidráulico em que o material do corpo do mandril é diferente do material da pinça. Isto é possível graças ao desenvolvimento de um processo de brasagem que é realizado após a têmpera dos materiais.

Como consequência, há uma grande redução no custo de fabricação do mandril, pois se utiliza, no corpo do mandril, um material bem menos custoso que o aço SAE H 3 normalmente utilizado. Além disso, o processo de têmpera juntamente com a brasagem do aço SAE H13 é diferenciado, o que obriga o fabricante a ter que esperar completar a carga dos fornos de têmpe- ra somente com este tipo de material, atrasando o processo de fabricação e, consequentemente, os prazos de entrega dos mandris aos clientes. A não utilização do aço SAE H13 no corpo do mandril acarreta, portanto, em prazos menores de entrega dos mandris aos os clientes.

Outra vantagem acarretada pela brasagem após o processo de têmpera é a possibilidade de recuperação de aproximadamente 100% dos mandris hidráulicos danificados, uma vez que é possível extrair as pinças danificadas e brasar novas pinças. Breve Descrição da Invenção

A presente invenção refere-se a um método de brasagem de uma pinça a um corpo de mandril hidráulico que compreendendo as etapas de: tratar termicamente a pinça; resfriar a pinça; verificar a existência de defeitos na pinça; tratar termicamente o corpo de mandril; resfriar o corpo de mandril; jatear o corpo de mandril; limpar uma câmara do corpo de mandril para eliminar a oleosidade; posicionar pelo menos dois anéis de brasagem na câmara do corpo de mandril; aplicar o fluxo de brasagem nas regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem; posicionar a pinça na câmara; montar o mandril em um dispositivo de brasagem, em que o mandril é disposto com a porção da câmara voltada para baixo; posicionar um relógio comparador na parte posterior do corpo de mandril; aquecer as regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem proporcionando a fusão dos pelo menos dois anéis de brasagem; resfriar por ar comprimido a parte posterior corpo de mandril si- multaneamente à etapa de aquecer; monitorar um deslocamento do mandril a partir do relógio comparador; e parar o aquecimento das regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem quando o relógio comparador registrar a estabilização do deslocamento.

A presente invenção refere-se ainda a um método de substituição de uma pinça em um corpo de mandril hidráulico, em que a pinça é brasada ao corpo de mandril conforme o método de brasagem proposto na presente invenção, que compreende as etapas de: extrair a pinça do corpo de mandril através de torneamento, fresamento, bobina de indução ou maçarico; tornear a câmara do corpo de mandril para retirar imperfeições; e brasar uma nova pinça, previamente tratada termicamente, na câmara, conforme o método de brasagem proposto na presente invenção.

Descrição Resumida dos Desenhos

A presente invenção será, a seguir, descrita fazendo-se referência a uma concretização preferida ilustrada nos desenhos anexos, dos quais:

Figura 1 - uma representação de um mandril hidráulico bi-metálico com a pinça a ser brasada e os anéis de brasagem; Figura 2 - uma vista em perspectiva de um mandril hidráulico bi-metálico, da pinça a ser brasada e dos anéis de brasagem;

Figura 3 - uma representação de um mandril hidráulico bi-metálico com os anéis de brasagem introduzidos no mesmo;

Figura 4 - uma vista inferior de um mandril hidráulico bi-metálico com os a- néis de brasagem introduzidos no mesmo;

Figura 5 - uma representação de um mandril hidráulico bi-metálico com a pinça brasada no mesmo;

Figura 6 - uma representação de um mandril hidráulico bi-metálico sendo submetido à junção da pinça com o corpo hidráulico através de brasagem por indução; e

Figura 7 - uma representação de um mandril hidráulico bi-metálico sendo submetido à junção da pinça com o corpo hidráulico através de brasagem por maçarico.

Descrição Detalhada dos desenhos

A presente invenção soluciona os problemas apresentados no estado da técnica por meio de um método de fabricação de mandril hidráulico em que a brasagem da pinça ao corpo do mandril é realizada após o processo de têmpera. Deste modo, é possível utilizar mais de um tipo de material metáli- co na fabricação do mandril hidráulico. Na prática, é utilizado um aço mais barato e com melhores características mecânicas na fabricação do corpo do mandril. Assim, a têmpera da pinça e do corpo do mandril é realizada separadamente.

O material comumente utilizado na fabricação de mandris hidráulicos é o aço SAE H13, que é um aço ferramenta para trabalho a quente que apresenta as seguintes características: boa temperabilidade; boa resistência ao amolecimento pelo calor; estrutura uniforme; ausência de defeitos internos; boa usi- nabilidade; boa tenacidade e resistência a trincas; resistência ao desgaste e à oxidação; e fácil polimento.

Além disso, o aço SAE H13 apresenta propriedades de deformação elástica propícias para a pinça do mandril hidráulico e, principalmente, a possibilidade de fazer a têmpera em ar. O tratamento térmico requerido pelo aço SAE H13 é a submissão do mesmo à têmpera e ao revenimento para que haja uma modificação de sua estrutura, em condições controladas de temperatura, tempo, atmosfera e resfriamento. Deste modo, diversas das propriedades do aço SAE H13 são melho- radas, tais como a dureza, a usinabilidade, a resistência ao desgaste e à corrosão.

A nitretação, por sua vez, também pode ser realizada e consiste na aplicação de nitrogénio na estrutura do aço, causando uma alteração em sua composição química e em sua microestrutura, principalmente pela formação de nitretos em sua superfície. Assim, há um aumento das propriedades de dureza superficial, resistência ao desgaste, à fadiga e à corrosão.

Há ainda o revestimento por filme, que consiste na aplicação de uma camada fina de material cerâmico, buscando um aumento da resistência ao desgaste da superfície do molde, bem como a diminuição de seu coeficiente de atrito. As características químicas da superfície do aço também são alteradas, diminuindo o efeito de formação de ligas intermetálicas e aumentando a resistência à oxidação.

Ressalte-se que os três processos acima podem ser realizados no tratamento térmico do aço SAE H13.

No processo de têmpera dos mandris fabricados com aço SAE H 3, o mandril é aquecido em um primeiro compartimento do forno até alcançar a temperatura de têmpera. Neste processo, é realizada ainda a adição de alguns gases como, por exemplo, propano, com o objetivo de evitar a descarboni- zação. Ao contrário de outros aços que sofrem o choque térmico em óleo ou outro meio líquido, o SAE H13 passa para o segundo compartimento do forno, onde vai ser resfriado.

Este segundo compartimento apresenta as seguintes características: (i) não há mais aquecimento; (ii) não há uma diferença muito grande de temperatura comparando com o ar do ambiente; e (iii) não há contato com oxigénio - apresenta uma atmosfera controlada. O objetivo de se resfriar as peças em uma atmosfera controlada - e não no ar ambiente - deve-se ao fato de que a presença de oxigénio em excesso gera carepas no aço e pode comprometer a qualidade da têmpera do material.

O fato de o aço SAE H13 ser submetido a um tratamento térmico juntamente com a brasagem, faz com que a fabricação de mandris hidráulicos dependa de um alto investimento em uma estrutura de tratamento térmico. Alternativamente, pode-se terceirizar o serviço. Em ambos os casos, porém, há de se aguardar a formação da carga completa do forno, acarretando em um tempo maior de fabricação e, consequentemente, em maiores prazos de entrega dos produtos aos clientes.

A figura 1 mostra um mandril hidráulico bi-metálico composto por um corpo de mandril 1 que possui, em sua parte posterior, um encaixe 4 para ser acoplado a uma máquina. O corpo de mandril 1 possui também, em sua parte frontal, uma câmara 5 para receber a pinça 2. A pinça 2, após ser introduzida e fixada, através dos anéis de brasagem 3 (meios de brasagem), na câ- mara 5 do corpo do mandril 1 , atuará na fixação de ferramentas de haste cilíndrica, tais como fresas, brocas, rebaixadores, escareadores, entre outros. A figura 2 mostra uma vista em perspectiva do mandril da figura 1 , destacando a pinça 2 a ser brasada no mandril através dos anéis de brasagem 3.

O método de junção de uma pinça 2 em um mandril hidráulico bi-metálico apresentado na presente invenção propõe a junção das pinças 2 aos corpos dos mandris 1 pelo processo de brasagem (indução e/ou maçarico), após o processo de têmpera dos materiais metálicos. Deste modo, o processo de brasagem - e a fabricação dos mandris hidráulicos como um todo - se torna extremamente mais barato. Como pode ser observado nas figuras 1 e 2, o processo de brasagem se dá por meio da utilização de dois anéis de brasagem 3, que são introduzidos na câmara 5 do corpo do mandril 1 antes da introdução da respectiva pinça 2.

A fabricação de um mandril hidráulico bi-metálico consiste no processo de fabricação da pinça 2 e no processo de fabricação do corpo hidráulico 1 do mandril. O processo de fabricação da pinça 2 compreende uma etapa de serrar o aço - por exemplo, o aço SAE 5160 - que em seguida é torneado, resultando em unidades. Então, essas unidades de pinças 2 são submetidas aos processos de têmpera e revenimento. Após uma inspeção de controle de quali- dade, as pinças 2 são enviadas para a montagem no corpo dos mandris hidráulicos 1.

A fabricação do corpo hidráulico 1 do mandril consiste primeiramente em uma etapa de serrar o aço, em que este aço é diferente do aço utilizado na fabricação da pinça 2. Exemplificando, mas não limitando, tem-se que o aço utilizado na fabricação do corpo do mandril 1 é o SAE 8620. Então, este aço é torneado com sobremetal e os rasgos necessários são fresados na peça. Em seguida, o corpo do mandril 1 é submetido, respectivamente, aos processos de cementação, têmpera e revenimento. Após essas etapas, o corpo do mandril 1 é jateado e limpo para, então, receber a pinça e os anéis de brasagem 3.

As figuras 3 e 4 mostram em detalhes os dois anéis de brasagem 3 já introduzidos na câmara 5 do corpo do mandril 1. A figura 5 mostra a pinça 2 já brasada ao corpo do mandril 1. Observa-se a presença de pontos de brasagem, referentes aos anéis de brasagem 3. Na figura 5, observa-se ainda uma haste de ferramenta 6 acoplada à pinça 2 do mandril.

Com a pinça 2 e os anéis de brasagem 3 introduzidos na câmara 5 do corpo do mandril 1 , inicia-se a junção desta pinça 2 ao corpo do mandril 1. Esta junção consiste em um processo de brasagem por indução e/ou maçarico e é realizada com um controle do exato momento em que a pinça esta sendo brasada nos mancais.

Após retornar do tratamento térmico, o corpo do mandril hidráulico 1 é primeiramente jateado, principalmente na câmara 5, onde será brasada a pinça 2. Então, limpa-se a câmara 5 com benzina para eliminar toda a oleosidade existente e introduzem-se os anéis de brasagem 3 (meios de brasagem). Em seguida é aplicado o meio de fluxo de brasagem na região dos anéis 3 e en- caixa-se a pinça 2 já temperada. Após esta preparação para a brasagem, o corpo do mandril 1 é montado em um dispositivo próprio para a indução, com a porção da câmara 5 voltada para baixo, de modo que o meio de brasagem possa escorrer pela força da gravidade para os locais a serem fixados. A pinça 2 é guiada em um contra-ponto 10 e a bobina indutora 7 é alinhada na região dos mancais de brasagem, onde encontram-se os anéis de brasagem 3. Esta montagem é observada na figura 6. Em seguida, aplica-se uma corrente elétrica à bobina de indução 7 de modo a aquecer a área de junção e, por consequência, o meio de brasagem - anéis de brasagem 3 - e o meio de fluxo de brasagem. Desta forma, o meio de brasagem funde e o processo de brasagem é realizado. Note que a bobina 7 mostrada na figura 6 apresenta duas espiras, em que cada espira é alinhada na região de um dos mancais de brasagem.

Também é possível realizar a brasagem utilizando-se uma bobina 7 só com uma espira. Porém, neste caso, deve-se programar o equipamento para subir e descer alternadamente o mandril de modo a aquecer somente as áreas dos mancais de brasagem, com potências e tempos distintos.

Um relógio comparador 8 é posicionado na parte posterior do corpo do mandril 1. O equipamento de indução é programado variando potência, tempo e diâmetro da bobina 7, conforme a dureza dos materiais envolvidos, além da massa e do diâmetro de cada peça a ser brasada. Ao aquecer o mandril, a parte posterior do corpo 1 recebe resfriamento por ar comprimido, impedindo que a dureza do cone seja afetada. Então, nota-se que o corpo 1 vai descendo à medida que o meio de brasagem vai se fundindo (este é o exato momento em que acontece a brasagem) até um ponto em que ele não se desloca mais, pois a pinça 2 se alojou perfeitamente. Isto é percebido quan- do o ponteiro do relógio comparador 8 para de se movimentar. Este deslocamento é demonstrado pela distância "D" na figura 6. Como a pinça é guiada por um pino 11 , este processo de brasagem pode ser feito com a peça girando em torno do seu eixo longitudinal, garantindo assim um aquecimento uniforme.

O processo de brasagem por maçarico 9, mostrado na figura 7, é semelhante ao previamente abordado e pode ser aplicado quando não há a disponibilidade da bobina indutiva 7 apropriada ou restrição de acesso. Entretanto, a brasagem por indução proporciona um melhor controle do processo, agredindo menos a superfície externa da peça e preservando melhor a dureza da pinça 2 e da parte externa do mandril.

Conforme atualmente realizado pelos fabricantes de mandril hidráulico, o processo de têmpera juntamente com a brasagem, faz com que muitos mandris, frequentemente, apresentem vazamento de óleo, causando entupimento nas câmaras internas.

Na maioria dos casos, os mandris que apresentam problemas são refugados. E algumas ocasiões há a possibilidade de se extrair a pinça 2 do corpo do mandril 1 com auxílio de um torno. Então, essa pinça 2 é substituída por uma pinça especial e o mandril retorna ao processo de tratamento térmico (têmpera e brasagem). Contudo, este segundo processo de têmpera não é o ideal, pois, ao ser temperado novamente, o material pode perder algumas de suas propriedades mecânicas principalmente na área de fixação 4 da ferra- menta com a máquina (cone), tornando-se um mandril de menor qualidade. A dificuldade de substituição da pinça 2 do corpo do mandril 1 faz com que muitos dos fabricantes de mandris hidráulicos não ofereçam a recuperação dos mesmos aos seus clientes, em caso de avaria. Nos casos em que tais serviços de recuperação são oferecidos, são realizados apenas reparos simples, como troca de parafusos, êmbolos e componentes em geral, além da complementação ou substituição do óleo hidráulico. No entanto, os fabricantes não conseguem consertar o mandril hidráulico quando a pinça 2 está danificada. Deste modo, tais mandris são descartados.

Além da utilização do processo de junção por brasagem (indução e/ou ma- çarico), outro fator que diminui o custo de fabricação dos mandris hidráulicos da presente invenção é a utilização de um aço mais barato no corpo do mandril 1 - onde é utilizada a maior quantidade de material metálico. O aço utilizado na fabricação do corpo do mandril 1 pode ser: SAE 8620, SAE 20Mn Cr5, SAE 1045, SAE 8640, SAE 4140, SAE 4320, SAE 4340, VM20, VMO, dentre outros. Preferencialmente, mas não limitadamente, utiliza-se o aço SAE 8620, que possui características mais atrativas em relação ao aço SAE H13 atualmente utilizado pelos fabricantes de mandris hidráulicos. Den- tre as vantagens do aço SAE 8620, destacam-se: custo mais baixo que o aço SAE H13; é mais comum nos fornecedores de aços, sendo facilmente encontrado para pronta entrega em qualquer bitola; possui propriedades físicas e características técnicas suficientes para maioria dos mandris e adap- tadores, pois a maioria destas ferramentas já são fabricados em aço SAE 8620. O aço SAE 8620 aceita bem a cementação e pode chegar a uma dureza de até 64 HRc enquanto o aço SAE H13 pode chegar até aproximadamente 58 HRc.

Uma ferramenta sendo fabricada em aço SAE 8620 implica em maior vida útil, desgastando-se menos a parte posterior (cone) que será fixada nos spindle das máquinas (eixo árvore). Como o aço SAE 8620 cementado pode chegar a uma camada de cementação de até 1 ,5 mm, ele proporciona dureza externa elevada e o núcleo com menor dureza, o que é o ideal para a a- plicação de ferramentas de usinagem (mandris, adaptadores, barras, etc), pois, deste modo, a ferramenta tem maior tenacidade - caso haja uma colisão, ou um esforço elevado em uma ferramenta fabricada com aço SAE 8620, ela apresenta maior resistência a trincamentos e rompimentos. Já uma ferramenta fabricada com material com dureza até o núcleo - no caso, o aço SAE H 3 -, ao sofrer um "tranco" forte, tal ferramenta pode trincar e até quebrar podendo inclusive comprometer o spindle da máquina (eixo árvore). A presente invenção baseia-se, portanto, na utilização de aços distintos para o corpo 1 e a pinça 2 do mandril hidráulico. Assim, a têmpera do corpo 1 é feita separadamente da têmpera da pinça 2. Deste modo, é possível estocar as pinças 2 já temperadas, uma vez que a diversidade de pinças 2 (apenas os diâmetros internos variam) é muito menor do que a diversidade dos corpos de mandril 1 (onde há uma combinação entre diâmetros internos x tipo de fixação das máquinas x comprimento do mandril). Por se tratar de uma peça com muitas variações, é mais difícil de formar estoque com os diversos modelos existentes para o corpo de mandril 1. Outra consequência é a eco- nomia na quantidade de matéria prima despendida na fabricação.

A pinça 2 pode ser fabricada, mas não limitadamente, com um dentre os seguintes aços: SAE 5160 (preferencialmente), SAE H13, SAE 4140, SAE 4320, SAE 4340 e VMO. Ressalte-se, porém, que o método de junção de uma pinça 2 a um corpo de mandril hidráulico 1 proposto na presente invenção também pode ser utilizado com pinças e corpos de mandris fabricados com o mesmo material.

Na recuperação de um mandril avariado, a pinça 2 danificada é extraída também por processo de brasagem (mais rápido), ou através do torneamento da mesma. Deste modo, não são comprometidas as características mecânicas do material metálico da parte posterior (tipo de fixação) do corpo do mandril 1 e uma nova pinça 2, já temperada, é brasada em substituição à pinça extraída. O método de fabricação da presente invenção proporciona que aproximadamente 100% dos mandris avariados sejam recuperados. A- demais, reduz drasticamente a probabilidade de vazamento de óleo nos mandris.

A redução dos custos de fabricação de mandris hidráulicos, proporcionada através do método de fabricação da presente invenção, acarreta no oferecimento de tais mandris a menores custos aos clientes. Além disso, a presente invenção proporciona a possibilidade de substituição das pinças 2 danificadas sem comprometer as propriedades mecânicas, como a dureza, da pinça 2 e tampouco da parte posterior do corpo do mandril 1 , onde ocorre a fixação do mesmo às máquinas. Isto também é interessante para os clientes, pois o tempo de vida dos mandris hidráulicos aumenta consideravelmente com a substituição das pinças 2.

Atualmente, devido ao alto custo dos mandris hidráulicos, seu uso é limitado apenas a situações extremamente necessárias. Com custos mais baixos, a tendência é que o uso dos mandris hidráulicos - que proporcionam maior precisão de batimento radial e axial, e eliminam as vibrações nas usinagens - aumente consideravelmente.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis varia- ções, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de brasagem de uma pinça (2) a um corpo de mandril hidráulico (1) compreendendo as etapas de:

tratar termicamente a pinça (2);

resfriar a pinça (2);

verificar a existência de defeitos na pinça (2);

tratar termicamente o corpo de mandril (1);

resfriar o corpo de mandril (1);

jatear o corpo de mandril (1);

limpar uma câmara (5) do corpo de mandril (1) para eliminar a oleosidade; posicionar pelo menos dois anéis de brasagem (3) na câmara (5) do corpo de mandril (1);

aplicar o fluxo de brasagem nas regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3);

posicionar a pinça (2) na câmara (5);

caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas de:

montar o mandril em um dispositivo de brasagem, em que o mandril é disposto com a porção da câmara (5) voltada para baixo;

posicionar um relógio comparador (8) na parte posterior do corpo de mandril (1);

aquecer as regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3) proporcionando a fusão dos pelo menos dois anéis de brasagem (3);

resfriar por ar comprimido a parte posterior do corpo de mandril (1) simultaneamente à etapa de aquecer;

monitorar um deslocamento (D) do mandril a partir do relógio comparador (8); e

interromper o aquecimento das regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3) quando o relógio comparador (8) registrar a estabilização do deslocamento (D).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente a pinça (2) consiste em temperar e reve- nir a pinça (2).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente a pinça (2) consiste ainda em cementar a pinça (2) antes da realização da têmpera.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente o corpo de mandril (1) consiste em temperar e revenir o corpo de mandril (1).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente o corpo de mandril (1) consiste ainda em cementar o corpo de mandril (1) antes da realização da têmpera.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente a pinça (2) consiste em aplicar nitrogénio na estrutura do aço da pinça (2).

7. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente o corpo de mandril (1) consiste em apli- car nitrogénio na estrutura do aço do corpo de mandril (1).

8. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente a pinça (2) consiste em aplicar uma camada fina de material cerâmico na pinça (2).

9. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de tratar termicamente o corpo de mandril (1) consiste em aplicar uma camada fina de material cerâmico no corpo de mandril (1).

10. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer compreende as etapas de:

programar o dispositivo de brasagem de modo a variar a potência, tempo e diâmetro da bobina de indução (7), conforme a dureza dos materiais utilizados na fabricação da pinça (2) e do corpo de mandril (1), da massa e do diâmetro de cada peça a ser brasada;

posicionar a pelo menos uma espira da bobina indutora (7) ao redor da pelo menos uma das regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3); e submeter uma corrente elétrica adequada à bobina de indução (7), proporcionando calor a pelo menos uma das regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, quando a bobina de indução (7) possui apenas uma espira, o dispositivo de brasagem é programado para subir e descer alternadamente o mandril de modo a aquecer somente as regiões dos pelo menos dois anéis de bra- sagem (3), com potências e tempos distintos.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer compreende as etapas de:

posicionar pelo menos um maçarico (9) em pelo menos uma das regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3); e

acionar a pelo menos um maçarico (9), proporcionando calor a pelo menos uma das regiões dos pelo menos dois anéis de brasagem (3).

13. Método, de acordo com as reivindicações 1 , 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer compreende ainda girar o mandril em torno do seu eixo longitudinal de modo a garantir um aquecimento uniforme.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o material utilizado na fabricação do corpo de mandril (1) é um dentre os seguintes aços: SAE 8620, SAE 20Mn Cr5, SAE 1045, SAE 8640, SAE 4140, SAE 4320, SAE 4340, VM20, e VMO.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o material utilizado na fabricação da pinça (2) é um dentre os seguintes aços: SAE 5160, SAE H 3, SAE 4140, SAE 4320, SAE 4340, e VMO.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1 , 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que o corpo de mandril (1) e a pinça (2) são fabricados com materiais distintos.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1 , 14 ou 5, caracterizado pelo fato de que o corpo de mandril (1) e a pinça (2) são fabricados com o mesmo material.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o método pode ser aplicado a qualquer outro tipo de mandril.

19. Método de substituição de uma pinça (2) em um corpo de mandril hidráulico (1), brasada ao corpo de mandril (1) conforme definido no método da reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: extrair a pinça (2) do corpo de mandril (1) através do uso de um dentre os seguintes equipamentos: torno, fresa, bobina de indução (7) e maçarico (9); tornear a câmara (5) do corpo de mandril (1) para retirar imperfeições;

brasar uma nova pinça (2) na câmara (5) do corpo de mandril (1).