Corte de componentes elastoméricos por jato d'água : um estudo experimental

Abstract

Resumo: A usinagem por jato d'água é um método de fabricação não-convencional cada vez mais empregado no cenário industrial e que – assim como os demais processos produtivos – deve ser constantemente aprimorado e otimizado, a fim de resultar em ganhos de produtividade e, consequentemente, redução de custos. É possível encontrar na literatura diversos estudos de otimização de processos de usinagem por jato d’água, porém o tema é pouco explorado quando se trata de materiais elastoméricos. Nesse contexto, o trabalho em questão apresenta um estudo experimental realizado a partir da parceria entre a Universidade Federal do Paraná e a subsidiária brasileira do Grupo GEMÜ, localizada em São José dos Pinhais - PR. O projeto propõe a otimização do processo de corte por jato d’água, realizado na etapa final do processo de fabricação de diafragmas elastoméricos, através de uma análise multicritério conduzida a partir do design de experimentos proposto por Box-Behnken. A influência de três variáveis de entrada (pressão da água, velocidade de avanço e diâmetro do orifício) foi avaliada com base em três variáveis de resposta (rugosidade, cilindricidade dos furos e quantidade de rebarbas). As análises estatísticas foram realizadas de acordo com a metodologia de superfície de resposta e permitiram concluir que o diâmetro do orifício é o parâmetro mais significativo para as respostas de rugosidade e cilindricidade dos furos, enquanto a pressão da água é o parâmetro mais significativo na resposta da quantidade de rebarbas. Como resultado principal identificou-se a condição ideal de ajuste para cada um dos parâmetros investigados a fim de alcançar o melhor desempenho de corte. Os valores encontrados foram: 360 MPa de pressão da água, 800 mm/min de velocidade de avanço e 0,15 mm de diâmetro do orifício. Além de solucionar uma situação real da indústria, o trabalho contribuiu também para o estado da arte e literatura científica no que diz respeito à técnica de usinagem não-convencional por jato d’água aplicada ao processamento de materiais elastoméricos.

Abstract: Waterjet machining is a non-traditional manufacturing method more and more used in the industrial scenario and – as the other production processes – should be constantly improved and optimized in order to result in productivity gains and, consequently, costs reduction. It is possible to find in the literature a lot of waterjet machining processes optimization studies, but the theme is little explored when talking about elastomeric materials. In this context, the present work shows an experimental study carried out through the partnership between the Federal University of Paraná and the brazilian subsidiary of the GEMÜ Group, located in São José dos Pinhais – PR. The project proposes the optimization of the waterjet cutting process, performed in the final step of the elastomeric diaphragms manufacturing process, through a multicriteria analysis conducted from the design of experiments proposed by Box-Behnken. The influence of three input variables (water pressure, traverse speed and orifice diameter) was evaluated based on three response variables (surface roughness, hole cylindricity and quantity of burrs). Statistical analyzes were carried out according to the response surface methodology and allowed the conclusion that the orifice diameter is the most significant parameter for the responses of surface roughness and cylindricity of the holes, while the water pressure is the most significant parameter in the response of the quantity of burrs. As main result, the ideal adjustment condition was identified for each of the investigated parameters in order to achieve the best cutting performance. The values found were: 360 MPa for water pressure, 800 mm/min for traverse speed and 0.15 mm for orifice diameter. In addition to solving a real situation in the industry, the work also contributed to the state of the art and scientific literature regarding the nonconventional waterjet machining technique applied to the processing of elastomeric materials.