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BTB 49: Onda de calor

Chris McMillan explora o mais recente investimento de capital da Tigercat: equipamento especializado para a fabricação de peças críticas. Nesta edição, o foco está no tratamento de indução de calor e no processo de têmpera para a fabricação dos fusos de eixo da Tigercat.

— Chris McMillan

Os skidders da Tigercat são conhecidos pela alta produtividade, força de arraste e durabilidade da estrutura. Em um mundo com expectativas cada vez maiores, a Tigercat está sempre se esforçando para construir produtos mais rentáveis e confiáveis para a indústria florestal. Os componentes comercialmente disponíveis muitas vezes não conseguem atender às grandes demandas das máquinas florestais. Os eixos, em particular, estão sujeitos a condições operacionais severas. Para atender a essas expectativas, a Tigercat iniciou um programa para desenvolver engenharia interna e conhecimentos em fabricação para componentes de trem de transmissão.

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Integração vertical

Em setembro de 2014, a Tigercat adquiriu uma planta de 6.100 m² para acomodar engenharia, fabricação, testes, inspeção de garantia e funções de recuperação de eixos, transmissões e outros componentes de máquinas. O objetivo era garantir uma fonte confiável de componentes críticos, tanto em termos de qualidade quanto de capacidade de fabricação. O resultado é que hoje a Tigercat é autossuficiente em projeto e fabricação de eixos retos, eixos grandes para truques, transmissões e caixas de engrenagens para acionamento de bombas. A planta dedicada não apenas aumentou a produção, mas também permitiu que as equipes de projeto, inspeção e recuperação trabalhassem juntas para melhorar continuamente os sistemas de linha de transmissão da Tigercat.

As máquinas florestais e seus componentes estão sujeitos a níveis mais altos de estresse do que a maioria das máquinas fora de estrada. Um dos componentes do eixo particularmente vulnerável é o fuso da roda. O fuso da roda combina um eixo e uma flange na qual a roda é aparafusada ao eixo. Os fusos suportam a máquina e transferem um torque muito alto para as rodas. Os fusos são submetidos a repetidos esforços de torção e flexão. Para garantir alto desempenho e longa vida útil, os componentes passam por testes e procedimentos de controle de qualidade rigorosos.

Processos de fabricação

O processo de produção do fuso começa com o forjamento, que atende a requisitos rigorosos de composição química e defeitos internos. Os fusos são usinados em duas etapas. Uma máquina vira a extremidade da flange e perfura e rosqueia os orifícios dos parafusos da roda. Um robô levanta o fuso da primeira máquina, gira-o 180 graus e o move para o segundo centro de torneamento, onde a parte do eixo é usinada.

A esta altura, o fuso ainda não passou por nenhum tratamento de têmpera. Para suportar a tensão a que será submetido, o fuso deve passar pelo processo de têmpera através de um processo de indução de calor. A máquina de indução de calor usa uma bobina elétrica de alta corrente que produz um campo eletromagnético que envolve o fuso. Devido às propriedades ferromagnéticas, a temperatura do fuso aumenta para aproximadamente 900 °C em poucos minutos. Para atingir essa temperatura tão rapidamente, a máquina consome energia elétrica a uma taxa aproximada de 500 kW. A energia elétrica total utilizada em cada peça é aproximadamente 20 kWh, o equivalente ao consumo médio de uma residência durante três ou quatro dias. Quando o aço atinge a temperatura adequada, é imediatamente resfriado por um jato de alto volume de refrigerante à base de água. A parte brilhante laranja é instantaneamente resfriada para manter a dureza desejada.

 

Os componentes são rotineiramente inspecionados durante a produção.

 

A máquina de têmpera por indução é controlada por computador, e cada peça tem um programa ou uma fórmula única criada por engenheiros da Tigercat sob a direção do engenheiro sênior Irfan Zardadkhan. A fórmula é programada para fazer com que cada seção transversal do fuso atinja a temperatura adequada. “Cada fórmula é específica para o tamanho da peça e a profundidade em que fazemos a têmpera”, explica Irfan.

O processo de têmpera afeta a camada externa do eixo do fuso, enquanto o núcleo interno permanece menos rígido e mais dúctil. Para remover as tensões internas, os fusos devem ser temperados. Um lote de fusos é levado ao forno e aquecido a uma temperatura predeterminada por várias horas. Após a têmpera, o fuso é usinado até atingir suas dimensões finais.

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Controle rigoroso de qualidade

Para garantir que os componentes da linha de transmissão atendam às especificações e funcionem conforme o esperado, os componentes críticos são inspecionados rotineiramente em uma Máquina de Medição de Coordenadas (CMM, na sigla em inglês). A CMM tem uma sonda em um braço que toca pontos predeterminados da peça que está sendo medida. Através das coordenadas desses pontos em relação um ao outro, o aparelho de medição é capaz de determinar as dimensões exatas da peça com a precisão de um mícron, ou cerca de 1/70 do diâmetro de um fio de cabelo humano. Tanto a integridade interna quanto a externa das peças é verificada. As irregularidades externas nem sempre são visíveis a olho nu, por isso os técnicos fazem a inspeção através de partículas magnéticas. Um spray contendo partículas ferrosas suspensas é pulverizado na peça. Quando uma carga elétrica é aplicada a ela, essas partículas são atraídas para os vazios da superfície. Ao lançar uma luz ultravioleta na superfície, as falhas existentes podem ser visualizadas com facilidade. Para localizar falhas internas, é utilizado um detector ultrassônico. Ondas sonoras de alta frequência atravessam a peça e refletem as irregularidades, produzindo padrões de eco que podem ser exibidos no monitor do detector.

Melhorias contínuas

Localizada próxima à sala da CMM encontra-se a instalação de recuperação de produtos de equipamentos Tigercat. Quando os eixos, transmissões e outros equipamentos chegam ao final do seu ciclo de vida, eles podem ser devolvidos à Tigercat para recuperação. Os componentes são desmontados e inspecionados, e a causa é analisada. Os engenheiros da Tigercat trabalham continuamente para encontrar formas de estender o ciclo de vida útil dos equipamentos Tigercat. Ben Blackman, gerente de produto de trem de transmissão, comenta: “Uma grande vantagem dessa instalação é que a equipe que projeta a peça, a equipe que a monta e a equipe que a desmonta estão sob o mesmo teto”.

Como a demanda continua a aumentar, há obras em andamento para a instalação de quatro novos centros de usinagem e dois novos robôs para manipulação de materiais, o que dobrará a atual capacidade de produção de fuso. Desde o estabelecimento do processo interno de tratamento térmico, os projetistas da Tigercat adquiriram um conhecimento considerável, que incorporam em outros componentes e linhas de produtos. Além disso, torna possível um maior controle da qualidade das peças produzidas — tudo em um esforço para aprimorar os produtos continuamente, algo já esperado pelos clientes da Tigercat.

 

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