O Instituto Fraunhofer para Máquinas-Ferramenta e Tecnologia de Conformação (Institute for Machine Tools and Forming Technology, IWU) desenvolveu junto com parceiros da indústria um processo de laminação a quente para fabricar engrenagens duráveis, empregadas particularmente no setor de geração de energia eólica, altamente sujeitas ao desgaste.

 

O processo concorre diretamente com o fresamento e apresentou melhor taxa de utilização de material, além de tempos de produção mais curtos. Com diâmetro de 500 milímetros e módulo (tamanho do dente) de 9,5 milímetros, a engrenagem produzida para o projeto Gearform é a maior já fabricada com tecnologia de conformação, de acordo com informações do instituto.

 

Os parceiros do projeto criaram uma instalação de laminação a quente sob medida, que aquece a peça bruta a 1.200°C e incorpora os dentes ao componente por meio de um movimento rotacional. A avaliação final dos pesquisadores foi que, além de não produzir cavacos, o método apresenta boa consistência de volume durante o processamento, economizando até 20% do material. A economia de tempo também foi analisada: enquanto a laminação leva seis minutos e meio, o processo de fresamento levaria cerca de 60 minutos.

 

Melhores propriedades para o produto

 

A laminação a quente apresentou um efeito particularmente positivo na durabilidade da engrenagem, mostrada ao lado. Durante a conformação, a orientação das fibras do material não é alterada e se adapta ao contorno geométrico externo, o que aumenta tanto a resistência da raiz (parte inferior do conjunto dentado) quanto a capacidade de carga do dente (área de contato com outras engrenagens ).

Além disso, colaboram para um bom resultado os efeitos de endurecimento induzidos pela conformação, como o refino do grão, tendo em vista que a deformação plástica resultante da laminação a quente aumenta sua resistência e dureza. Simultaneamente, o refino do grão leva a uma maior tenacidade do material, e o tratamento térmico subsequente também serve para endurecer a engrenagem. Ao final, as superfícies adquirem seu contorno final por meio de retificação.

 

O projeto “Gearform, formação de engrenagens de grandes módulos com eficiência energética e de recursos" foi financiado pelo Ministério Federal de Assuntos Econômicos e Ação Climática. Os parceiros do projeto, além do Fraunhofer IWU (coordenação), incluem EMA-TEC GmbH, Härterei Reese Chemnitz GmbH & Co.KG, Dreiling Maschinenbau GmbH e Flender GmbH.

 

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Imagens: Fraunhofer IWU

 

 

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