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PROCESSOS INDUSTRIAIS
Caderno de Estudos
Prof. Enrico Di Raimo
UNIASSELVI
2013
NEAD
Educação a Distância
GRUPO
620.11
R153p Raimo, Enrico di
 Processos industriais / Enrico di Raimo. Indaial : Uniasselvi, 
2013.
 
 345 p. : il 
 
 
 ISBN 978-85-7830- 701-1
 1. Processos industriais. 2. Engenharia de materiais.
 I. Centro Universitário Leonardo da Vinci.
CENTRO UNIVERSITÁRIO
LEONARDO DA VINCI
Rodovia BR 470, Km 71, nº 1.040, Bairro Benedito
89130-000 - INDAIAL/SC
www.uniasselvi.com.br
Copyright  UNIASSELVI 2013
Elaboração:
Prof. Enrico Di Raimo
Revisão, Diagramação e Produção:
Centro Universitário Leonardo da Vinci - UNIASSELVI
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri
UNIASSELVI – Indaial.
APRESENTAÇÃO
Caro(a) acadêmico)a)!
Produzir um material sobre os sistemas de produção não é tarefa fácil. É necessário 
traçar um percurso histórico para que possamos acompanhar o desenvolvimento humano, 
associando-o à própria evolução dos denominados sistemas industriais. Na medida em que 
compreendemos as formas como o homem, desde os primórdios da civilização, passou a 
ter conhecimentos acerca da obtenção e utilização de materiais, podemos ter uma ideia da 
forma como os sistemas, desde os mais elementares, chegando até o sistema industrial 
contemporâneo, foi delineando novas formas de organização e controle dos processos 
industriais.
Ao tratar propriamente sobre a profissão de Engenheiro de Produção, dentre as diversas 
atividades relacionadas à sua atuação profissional, tais como: planejamento e controle da 
produção, garantia da qualidade, otimização de processos, vale destacar a necessidade do 
conhecimento no campo da Engenharia de Fabricação. Assim, neste aspecto, os processos 
de fabricação ou manufatura permitirão um conhecimento por parte do engenheiro a respeito 
da transformação da matéria-prima (forma, propriedades, estética) e da fabricação de produtos 
finais, o que está intimamente atrelado à própria dinâmica da empresa. 
No contexto da manufatura é essencial que o futuro engenheiro de produção 
tenha domínio da ciência e engenharia de materiais e dos processos de fabricação. Serão 
apresentadas algumas características dos principais materiais de engenharia dentro dos grupos 
dos metálicos, cerâmicos e polímeros, incluindo os materiais compósitos. Os processos de 
mudança de propriedades e proteção também serão inclusos, tais como tratamentos térmicos 
e tratamentos de superfícies e revestimentos.
Antes do estudo específico dos principais processos industriais apresentamos as 
características dos sistemas de produção, sejam eles classificados como contínuos ou de 
fluxo em linha, intermitentes (produção em lotes ou por encomenda), e sistemas para grandes 
projetos sem repetição. Esta classificação, denominada tradicional, está baseada no fluxo do 
produto, enquanto que a classificação cruzada envolve além do fluxo de produto, a dimensão 
de atendimento ao consumidor com sistemas orientados para estoque e sistemas orientados 
para encomenda.
Num sistema de produção, atividades estão envolvidas para a produção de bens e 
serviços utilizando-se de insumos, capital, equipamentos, tecnologias e mão de obra. De 
qualquer forma, o processo básico de criação ou conversão necessita de um subsistema de 
controle, envolvendo programações, padrões estabelecidos, aplicação de recursos eficazmente 
e orientação para a qualidade do produto ou serviço obtido.
Numa unidade industrial outros setores estão inter-relacionados à produção para 
contribuir com o alcance dos objetivos da empresa. Estes setores incluem: marketing, 
engenharia de produto, logística, planejamento e controle da produção, finanças e contabilidade, 
iii
recursos humanos etc. Um aspecto importante da organização industrial é o estudo do arranjo 
físico ou layout, isto é, a disposição dos equipamentos no espaço industrial para otimização da 
produção. Estes arranjos podem ser do tipo fixo, por processo, por produto ou celular. 
Os sistemas industriais evoluíram da produção primitiva, passando pela fase artesanal 
e atingindo a fase da maquino-fatura, consolidada através da Revolução Industrial e ampliando 
a produção massivamente. Entretanto, apesar do aumento de escala na produção, as soluções 
dos problemas de organização e controle da produção industrial só emergiram no início do 
século XX, através das postulações da administração científica de Taylor, Gilbreth, Faiol e 
outras contribuições tais como a linha de montagem de Ford. Os problemas da produção 
em massa só foram superados com o advento de um novo sistema, denominado sistema de 
produção flexível, ou sistema Toyota de produção, que usa automação em processos, operários 
polivalentes entre outras características.
As operações industriais são desdobradas basicamente em operações de processamento 
e operações de montagem. Neste caderno interessam-nos os aspectos das operações de 
processamento, genericamente divididas em operações de moldagem (processos de solidificação, 
processamento de partículas, processos de conformação, remoção de material), melhoria da 
propriedade (tratamentos térmicos), processamento da superfície (revestimento e deposição).
No tocante aos aspectos gerenciais, abordamos o estudo de layout e fluxograma 
de produção. Ainda, pensando em termos de gerência e controle, abordamos os aspectos 
vinculados ao gerenciamento ambiental da produção, com preocupações ligadas à prevenção 
e controle da poluição e gestão de resíduos industriais dentro da ótica da análise de ciclo de 
vida do produto.
Os processos industriais de fabricação mecânica são estudados nas classes dos 
processos metalúrgicos e processos mecânicos. Dentre os processos metalúrgicos, destacam-
se os processos primários de produção de peças, tais como fundição, os processos de produção 
de peças por deformação plástica, denominados de conformação plástica. Tais processos podem 
ser: laminação, extrusão, trefilação, estampagem, forjamento etc. e os processos de soldagem 
para união de peças. Os processos mecânicos são analisados em termos da usinagem (processo 
com separação de material) e usinagem não convencional, e a metalurgia do pó. Na usinagem 
tradicional, envolvendo operações de torneamento, fresamento, furação, aplainamento, entre 
outras, apresentamos aspectos relacionados à mecânica do corte, geometria da ferramenta de 
corte, materiais de ferramenta, formação de cavaco, desgaste de ferramenta, fluidos de corte, 
máquinas-ferramenta, ferramentas abrasivas etc. Destacamos também alguns aspectos da 
moldagem de peças plásticas e a fabricação de materiais compósitos modernos.
Além das características dos processos industriais de produção de peças, da 
preocupação com os problemas ambientais gerados pela produção, dos aspectos gerenciais 
de processo, layout e fluxograma, introduzimos o leitor na questão de modelagem e controle 
de processos. A modelagem de sistemas é utilizada como ferramenta para a resolução de 
problemas de engenharia e envolve frequentemente a simulação para a sua validação.
Prof. Enrico Di Raimo
iv
v
UNI
Oi!! Eu sou o UNI, você já me conhece das outras disciplinas. 
Estarei com você ao longo deste caderno. Acompanharei os seus 
estudos e, sempre que precisar, farei algumas observações. 
Desejo a você excelentes estudos! 
 UNI
vi
SUMÁRIO
UNIDADE 1: ELEMENTOS DE PROCESSOS INDUSTRIAIS .......................................... 1
 TÓPICO 1: SISTEMAS INDUSTRIAIS ............................................................................ 3
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 3
1.1 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS INDUSTRIAIS DEPRODUÇÃO ................................. 3
1.1.1 Modelos de Administração da Produção .................................................................. 6
1.1.2 A 3ª Revolução Industrial – O Toyotismo .................................................................. 8
1.1.3 Características do Toyotismo ................................................................................... 9
1.1.4 As Três Fases da Revolução Industrial .................................................................. 10
1.1.5 A Indústria Contemporânea ..................................................................................... 11
1.2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO ...................................................................................... 11
1.3 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO ................................................. 18
1.3.1 Classificação Tradicional ........................................................................................ 21
1.3.2 Classificação Cruzada de Schroeder ..................................................................... 21
1.3.3 Classificação Baseada na Teoria de Sistemas ....................................................... 22
1.4 INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS .................................................................................. 24
1.4.1 O Projeto de Fábrica .............................................................................................. 24
1.4.2 Unidades típicas de uma fábrica ............................................................................ 27
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................... 28
RESUMO DO TÓPICO 1 ................................................................................................. 32
AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 34
TÓPICO 2: OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO ................................................................... 35
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 35
2 DEFINIÇÕES DE PROCESSOS .................................................................................. 35
2.1 PROCESSOS NA VISÃO DA GESTÃO .................................................................... 35
2.2 OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO E A CLASSIFICAÇÃO DE PROCESSOS 
 INDUSTRIAIS ............................................................................................................ 39
2.2.1 A Produção ............................................................................................................. 39
2.2.2 Processamento Químico Industrial ......................................................................... 43
2.2.2.1 Classificação das Operações Unitárias ............................................................... 44
2.2.3 Operações de Produção em Manufatura ............................................................... 46
2.2.3.1 Operações de Processamento ............................................................................ 48
2.2.3.2 Operações de Montagem .................................................................................... 50
LEITURA COMPLEMENTAR .......................................................................................... 52
RESUMO DO TÓPICO 2 ................................................................................................. 62
AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 63
TÓPICO 3: MATERIAIS DE ENGENHARIA ................................................................... 65
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 65
2 CONCEITOS GERAIS ................................................................................................. 65
vii
viii
3 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS ........................................................................... 67
3.1 MATERIAIS METÁLICOS .......................................................................................... 68
3.1.1 Metálicos Ferrosos ................................................................................................. 70
3.1.1.1 Aços e Ferros Fundidos ....................................................................................... 70
3.1.2 Metais Não-Ferrosos .............................................................................................. 73
3.1.3 Ligas Metálicas ....................................................................................................... 75
3.1.4 Principais Propriedades Mecânicas dos Metais ..................................................... 75
3.2 MATERIAIS NÃO-METÁLICOS ................................................................................. 76
3.2.1 Polímeros ............................................................................................................... 76
3.2.1.1 Outros Constituintes das Peças de Plástico ........................................................ 79
3.2.3 Materiais Cerâmicos ............................................................................................... 79
3.2.4 Materiais Compósitos ............................................................................................. 80
3.2.5 Sistemas De Matrizes ............................................................................................. 84
3.2.6 Reforços Fibrosos .................................................................................................. 85
3.2.7 Interface Fibra/Matriz .............................................................................................. 86
3.2.8 Outros Tipos de Materiais ....................................................................................... 87
RESUMO DO TÓPICO 3 ................................................................................................. 88
AUTOATIVIDADE ........................................................................................................... 89
AVALIAÇÃO .................................................................................................................... 90
UNIDADE 2: DESCRIÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ........................................ 91
TÓPICO 1: INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS INDUSTRIAIS ..................................... 93
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 93
RESUMO DO TÓPICO 1 ............................................................................................... 100
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 101
TÓPICO 2: FUNDIÇÃO ................................................................................................. 103
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 103
1.2 SIDERURGIA .......................................................................................................... 105
1.3 MÉTODOS DE FUNDIÇÃO ...................................................................................... 110
2 CONFORMAÇÃO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA ................................................ 113
2.1 FORJAMENTO ......................................................................................................... 118
2.1.1 Operações de forjamento ...................................................................................... 118
2.2 EXTRUSÃO ............................................................................................................. 120
2.2.1 Tipos de processos ...............................................................................................121
2.3 LAMINAÇÃO ........................................................................................................... 124
2.4 REPUXAMENTO ..................................................................................................... 127
2.5 TREFILAÇÃO .......................................................................................................... 128
LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 128
2.6 ESTAMPAGEM ........................................................................................................ 131
2.6.1 Processos de estampagem .................................................................................. 134
2.6.2 Métodos de expansão .......................................................................................... 134
2.7 DOBRAMENTO ....................................................................................................... 135
ix
2.8 CORTE .................................................................................................................... 136
2.9 OUTROS PROCESSOS ......................................................................................... 137
3 SOLDAGEM ............................................................................................................... 139
3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM ........................................ 139
RESUMO DO TÓPICO 2 ............................................................................................... 144
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 148
TÓPICO 3: PROCESSOS MECÂNICOS DE FABRICAÇÃO ....................................... 153
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 153
1.1 USINAGEM DOS MATERIAIS E CONCEITOS GERAIS ........................................ 154
1.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM ......................................... 155
1.2.1 Classificação quanto ao processo de remoção do material ................................. 155
1.2.2 Classificação quanto à geometria da ferramenta ................................................. 155
1.2.3 Classificação quanto à finalidade da operação de corte ...................................... 156
1.3 DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS DE USINAGEM ........................... 157
1.3.1 Processos de usinagem com ferramentas de geometria definida ....................... 157
LEITURA COMPLEMENTAR 1 ..................................................................................... 158
1.3.2 Processos de usinagem com ferramentas de geometria não definida ................ 163
1.3.2.1 Retificação ......................................................................................................... 164
LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..................................................................................... 166
LEITURA COMPLEMENTAR 3 ..................................................................................... 169
1.4 MATERIAL DA FERRAMENTA DE CORTE ............................................................ 173
1.4.1 Materiais e ferramentas abrasivas ....................................................................... 181
1.4.2 Geometria da ferramenta ..................................................................................... 184
1.4.2.1 Superfícies, arestas e pontas da cunha cortante .............................................. 185
1.4.2.2 Sistema de referência e planos ......................................................................... 187
1.4.2.3 Ângulos da ferramenta ...................................................................................... 189
1.4.2.4 Ângulos da broca ............................................................................................... 190
1.4.3 Mecânica do corte ................................................................................................ 192
1.4.4 Meio lubrirrefrigerante e temperatura na região de corte ..................................... 198
LEITURA COMPLEMENTAR 4 ..................................................................................... 199
1.4.5 Máquina-ferramenta ............................................................................................. 205
1.4.6 Tipos e formas de cavaco ...................................................................................... 211
1.4.7 Falhas na ferramenta de corte ............................................................................. 214
1.4.8 Ensaios de usinabilidade ...................................................................................... 217
2 METALURGIA DO PÓ ............................................................................................... 219
2.1 PROCESSOS E OPERAÇÕES ............................................................................... 220
2.2 APLICAÇÕES E PRODUTOS DA METALURGIA DO PÓ ....................................... 223
2.3 LIMITAÇÕES AO USO DA METALURGIA DO PÓ .................................................. 225
RESUMO DO TÓPICO 3 ............................................................................................... 226
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 229
TÓPICO 4: TRATAMENTOS TÉRMICOS E DE SUPERFÍCIES DOS METAIS ........... 233
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 233
x
2 PRINCIPAIS OBJETIVOS DOS TRATAMENTOS TÉRMICOS ................................. 234
3 TIPOS DE TRATAMENTOS TÉRMICOS ................................................................... 235
3.1 RECOZIMENTO ...................................................................................................... 236
3.2 NORMALIZAÇÃO .................................................................................................... 236
3.3 TÊMPERA ............................................................................................................... 237
3.4 REVENIMENTO ...................................................................................................... 237
4 TRAMENTOS TERMOQUÍMICOS ............................................................................. 238
5 REVESTIMENTOS DOS METAIS .............................................................................. 240
5.1 INTRODUÇÃO À CORROSÃO DOS METAIS ........................................................ 240
5.1.1 Tipos de corrosão ................................................................................................. 241
5.1.2 Fatores de influência na corrosão ........................................................................ 242
5.2 PROTEÇÃO DOS METAIS POR REVESTIMENTOS METÁLICOS 
 E NÃO METÁLICOS ................................................................................................ 243
5.2.1 Revestimentos metálicos ...................................................................................... 243
5.2.2 Proteção dos metais por revestimentos não metálicos ........................................ 244
LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 246
RESUMO DO TÓPICO 4 ............................................................................................... 249
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 251
AVALIAÇÃO .................................................................................................................. 254
UNIDADE 3: GESTÃO E CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS ...................255
TÓPICO 1: LAYOUT E FLUXOGRAMA ....................................................................... 257
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 257
2 LAYOUT ..................................................................................................................... 257
2.1 LAYOUT E OS SISTEMAS DE PRODUÇÃO .......................................................... 258
2.2 PRINCÍPIOS DO LAYOUT ...................................................................................... 259
2.3 TIPOS CLÁSSICOS DE LAYOUT ........................................................................... 261
2.3.1 Arranjo posicional ou por posição fixa .................................................................. 262
2.3.2 Arranjo funcional departamental ou por processo ................................................ 263
2.3.3 Arranjo linear ou por produto ................................................................................ 264
2.3.4 Arranjo físico celular ............................................................................................. 266
2.4 ANÁLISE COMPARATIVA DOS DIVERSOS TIPOS DE “LAYOUT” ........................ 267
3 REPRESENTAÇÕES DE FLUXO DE PROCESSO .................................................. 268
3.1 FLUXOGRAMA DO PROCESSO ............................................................................ 268
LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 270
3.1.1 Fluxograma de setores ......................................................................................... 278
3.1.2 Fluxograma cronológico ....................................................................................... 278
3.2 MAPOFLUXOGRAMA ............................................................................................. 279
RESUMO DO TÓPICO 1 ............................................................................................... 281
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 283
TÓPICO 2: PREVENÇÂO E CONTROLE DE POLUIÇÃO EM PROCESSOS 
 INDUSTRIAIS ............................................................................................. 285
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 285
2 ALGUNS CONCEITOS AMBIENTAIS ....................................................................... 287
3 IMPACTOS AMBIENTAIS .......................................................................................... 289
3.1 HISTÓRICO ............................................................................................................. 291
3.2 CLASSIFICAÇÃO DOS IMPACTOS AMBIENTAIS ................................................. 292
3.2.1 Classificação espacial dos impactos .................................................................... 292
3.2.2 Classificação temporal dos impactos ................................................................... 293
3.2.3 Classificação dos impactos ambientais pelo tipo de risco .................................... 294
3.3 LICENCIAMENTO AMBIENTAL .............................................................................. 295
4 METODOLOGIAS DE GESTÃO AMBIENTAL .......................................................... 296
LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................ 297
4.1 ENFOQUES PREVENTIVOS .................................................................................. 299
LEITURA COMPLEMENTAR 2 ..................................................................................... 301
4.2 ANÁLISE DO CICLO DE VIDA (ACV) DO PRODUTO E PROCESSO ................... 303
5 PROCESSOS INDUSTRIAIS, RESÍDUOS E CONTROLE DA POLUIÇÃO ............. 305
LEITURA COMPLEMENTAR 3 ..................................................................................... 306
5.1 GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS ............................................... 308
5.1.1 Resíduos sólidos industriais ................................................................................. 310
5.1.1.1 Classificação ...................................................................................................... 311
5.1.1.2 Tratamento de resíduos sólidos ......................................................................... 311
LEITURA COMPLEMENTAR 4 ..................................................................................... 314
5.1.2 Controle de poluentes atmosféricos ..................................................................... 317
5.1.3. Fontes de poluição atmosférica ........................................................................... 317
5.1.3.1 Padrões de qualidade do ar .............................................................................. 318
5.1.3.2 Medidas de controle da poluição atmosférica ................................................... 319
5.2 VENTILAÇÃO INDUSTRIAL ................................................................................... 320
5.3 CONTROLE DA POLUIÇÃO SONORA ................................................................... 322
RESUMO DO TÓPICO 2 ............................................................................................... 323
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 326
TÓPICO 3: ANÁLISE DE PROBLEMAS EM PROCESSOS INDUSTRIAIS ................ 327
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 327
2 SISTEMA DINÂMICO ................................................................................................ 328
3 MODELOS E CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS ...................................................... 332
3.1 MODELOS ............................................................................................................... 332
3.2 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS ATRAVÉS DOS MODELOS .............................. 333
RESUMO DO TÓPICO 3 ............................................................................................... 337
AUTOATIVIDADE ......................................................................................................... 339
AVALIAÇÃO .................................................................................................................. 340
REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 341
xi
xii
UNIDADE 1
ELEMENTOS DE PROCESSOS INDUSTRIAIS
ObjETIvOS DE APRENDIzAgEM
 Nesta unidade vamos:
	entender a definição de sistema de produção, sua evolução e suas 
características;
	compreender as formas de classificação de sistemas de produção;
	verificar as unidades típicas e áreas funcionais de uma fábrica;
	verificar as características das operações de produção;
	verificar a classificação dos processos de produção;
	entender a importância dos principais materiais utilizados em 
engenharia.
TÓPICO 1 – SISTEMAS INDUSTRIAIS
TÓPICO 2 – OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO
TÓPICO 3 – MATERIAIS DE ENGENHARIA
PLANO DE ESTUDOS
Esta primeira unidade será dividida em três tópicos. No final 
de cada um deles, você encontrará atividades que contribuirão para 
sua reflexão e análise dos estudos já realizados.
SISTEMAS INDUSTRIAIS
1 INTRODUÇÃO
TÓPICO 1
A história do homem tem forte ligação com a sua habilidade de trabalhar com os 
materiais, começando com a Idade da Pedra e passando pelas eras do cobre e bronze, a Idade 
do Ferro, e recentemente a idade do Aço. Além do domíniodos materiais de fabricação, houve o 
desenvolvimento contínuo de ferramentas, máquinas, tecnologias, processos e conhecimentos no 
histórico da produção capitalista. A evolução dos sistemas de produção abrange desde a etapa de 
produção primitiva, passando pela produção artesanal, as transformações decorrentes da Revolução 
Industrial no século XVIII, as implicações da administração científica, do fordismo, da produção 
flexível (toyotismo), dos desdobramentos da automação e inovações tecnológicas do século XXI.
UNIDADE 1
1.1 EVOLUÇÃO DOS SISTEMAS INDUSTRIAIS 
 DE PRODUÇÃO
Na etapa de produção primitiva, o solo é a condição natural de produção. Neste caso, 
as características do sistema produtivo evidenciam-se por:
• Divisão do trabalho similar a divisão familiar;
• União das pessoas com geração das comunidades;
• Escambo – a troca da produção excedente;
• A troca da força de trabalho por mercadoria.
Com a formação de excedentes de produção dos produtores houve a profissionalização 
da troca: o surgimento das feiras livres. Com as sobras de uns, contra as faltas de outros, 
houve a necessidade de intercâmbio de mercadorias, a princípio intergrupos, sem a exigência 
de um lugar, onde a busca de se conseguir as mercadorias que necessitam é mais intensa. 
A consolidação das feiras, embora haja relatos bíblicos de sua ocorrência na época de Jesus 
Cristo, ocorre na Idade Média, segundo Maior (1978, p. 190), que escreve:
UNIDADE 1TÓPICO 14
as influências das atividades comerciais de Bizâncio foram vis não somente 
para a Idade Média, mas até para a Idade Moderna, pois o renovado contacto 
comercial com o Oriente foi uma das causas principais do aparecimento de 
muitas cidades do Ocidente europeu e a concorrência comercial estimulou os 
descobrimentos e a expansão da civilização européia no século XVI. 
No período medieval o sistema econômico estava baseado no feudalismo que, 
além do intercâmbio de produtos pelas feiras livres já mencionadas, envolve o trabalho dos 
artesões. Com o desenvolvimento do trabalho artesanal há o desenvolvimento de ofícios com 
a consequente reunião de artesões e mestre de ofícios em fábricas. 
O desenvolvimento econômico das sociedades, a propagação de novas ideias através do 
iluminismo, a centralização política através do absolutismo e posteriores revoluções liberais (tais 
como a Francesa e a Americana) e incremento do comércio, ocasionam o surgimento da classe 
dos burgueses e de profundas transformações nos sistemas produtivos. Alguns pensadores no 
período também influenciaram na adoção de novas medidas econômicas, podendo destacar 
entre lados antagônicos, Adam Smith com a sua defesa do Mercado Livre e Karl Marx com o 
seu entendimento sobre o modo de produção baseado no Capital e do conceito de Mais-valia 
(acumulação primitiva).
A Revolução Industrial, com sua primeira fase ocorrendo entre 1760 e 1850, provoca 
profundas transformações no modo de produção vigente até então. A primeira Revolução 
Industrial, liderada pela Inglaterra no século XVIII, provoca, entre outros, a substituição do 
trabalho artesanal pela maquinofatura, o acúmulo de capital, grandes invenções, intensificando 
o uso das matérias primas baseadas no ferro, carvão e algodão. Com o desenvolvimento 
da energia do vapor, do tear mecânico, do descaroçador de algodão, as indústrias têxteis e 
máquinas de ferro se destacam neste período.
FIGURA 1 – OS PRIMÓRDIOS DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL
FONTE: Disponível em: <http://senioreagles.wikispaces.com/Industrial+Revolution+Invent
ion+Project>. Acesso em: 5 mar. 2013.
UNIDADE 1 TÓPICO 1 5
NO
TA! �
A revolução industrial provocou uma intensificação do trabalho 
através da extensão da duração da jornada de trabalho mantendo 
o salário (mais-valia absoluta). A ampliação da produtividade 
física do trabalho ocorre pela via da mecanização (a chamada 
mais-valia relativa).
DIC
AS!
Um bom filme para perceber 
as implicações da revolução 
industrial no sistema de produção 
e no trabalho é “Tempos 
Modernos” de Charles Chaplin.
FONTE: Disponível em: <http://www.google.com.br/search?q=revolução+in
dustrial&hl=ptBR&prmd=imvnsb&tbm=isch&tbo=u&source=univ&s
a=X&ei=0DSFUIqZOYk8QSYsIG4Ag&ved=0CCkQsAQ&biw=102
4&bih=627>. Acesso em: 04 out. 2012.
A 2a Revolução Industrial, compreendendo o período de 1850 a 1980, apresenta como 
características:
• Difusão dos princípios de industrialização em diversos países: França, Alemanha, Itália, 
Bélgica, Estados Unidos e Japão.
• Valorização das ciências Física e Química.
• Destaque para a eletricidade e a química, resultando em novos tipos de motores (elétricos 
e à explosão), no aparecimento de novos produtos químicos e na substituição do ferro pelo 
aço no processo Bessemer.
• Surgimento das grandes empresas (Ford e GM) do telégrafo sem fio, do rádio, da televisão 
e dos modelos de administração da produção.
 
A Revolução Industrial trouxe uma produção acelerada, porém faltava organização e 
método. Surgem então novos modelos de administração da produção.
UNIDADE 1TÓPICO 16
1.1.1 Modelos de Administração da Produção
• Taylorismo (Frederick Taylor 1856-1915)
• Fordismo (Henry Ford 1863-1947)
• Toyotismo (Taiichi Ohno – 1950)
O engenheiro americano Frederick Winston Taylor entra para história ao apresentar 
uma abordagem científica da produção em substituição ao empirismo e experimentalismo, 
de forma a sistematizar a produção para aumentar a produtividade, reduzindo assim o tempo 
e os gastos desnecessários no interior do processo produtivo. Os conceitos relacionados à 
organização racional do trabalho envolvem:
• preocupação especial com os tempos e movimentos que cada operário utiliza na execução 
de suas tarefas;
• economia de movimentos com o estímulo para que o trabalhador execute sua tarefa no 
menor tempo possível;
• a recompensa (remuneração e/ou status) é utilizada para estimular a competitividade e 
influenciar a produtividade;
• Análise dos movimentos do corpo, uma palavra importante que está presente na teoria de 
Taylor é a disciplina;
• Adequação de instrumentos, utensílios, máquinas e ferramentas para diminuir esforço e 
movimentos desnecessários;
• Desenvolvimento um ambiente mais adequado.
Os críticos dos trabalhos de Taylor apresentam como problema decorrente de sua 
abordagem, a perda da autonomia e da criatividade intensificando o trabalho alienado.
O engenheiro francês Henry Faiol, outro expoente da chamada abordagem científica 
da produção, que envolve também os trabalhos do casal Gilbreth, apresenta formulações 
administrativas de divisão do trabalho, disciplina, unidade de comando, ordem, remuneração 
e hierarquia.
Partindo dos estudos de Taylor, Henry Ford (1863 -1947), proprietário das indústrias Ford 
Motor Company, desenvolveu seu procedimento industrial baseado na linha de montagem, 
um dos aspectos do denominado Fordismo, para gerar uma grande produção que deveria ser 
consumida em massa. 
FONTE: Adaptado de: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Ind%C3%BAstria>. Acesso em: 5 mar. 2013.
O Fordismo, como sistema de produção, apresenta como características:
UNIDADE 1 TÓPICO 1 7
• Máquinas alinhadas e ritmo acelerado;
• A sequência lógica das máquinas na linha de montagem;
• Representaram uma economia de tempo e espaço, revolucionando o ambiente de trabalho;
• Fabrica somente um produto;
• Controle total do processo industrial;
• Linha de produção;
• Especialização do trabalho;
• Produção em série e em massa.
O Fordismo é um método de produção que permitiu a empresa Ford produzir mais de 
2 milhões de carros, durante a década de 1920. O veículo pioneiro de Ford no processo de 
produção fordista foi o mítico Modelo T, mais conhecido no Brasil como "Ford Bigode". 
O processo de produção desenvolvido por Ford influenciou rapidamente o mundo 
industrializado,e foi importante para a consolidação da supremacia do EUA no século XX. 
Entretanto, a produção em massa gerou excedentes e altos estoques de produtos que não eram 
consumidos, pois os salários e renda dos trabalhadores não acompanharam o crescimento da 
produtividade industrial. Isto culminou com a chamada crise de 1929 e a depressão da economia 
americana, que encontrou recuperação somente com o início da Segunda Guerra Mundial e 
implantação de medidas econômicas de estímulo denominadas “Keynesianas”. Neste período 
de crise de superprodução houve quem defendesse a ideia de um Exército de Reserva para 
justificar o alto desemprego, pois “certa quantidade de desempregados é imprescindível para 
que o capitalismo funcione satisfatoriamente” (SANDRONI, 1982, p. 85).
FIGURA 2 – LINHA DE MONTAGEM
FONTE: Disponível em: <http://vestibularkercluker.blogspot.com.br/2012/08/
fordismo.html>. Acesso em: 5 mar. 2013. 
UNIDADE 1TÓPICO 18
NO
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A inspiração de Ford para a implementação da linha de montagem 
de automóveis na verdade veio de uma observação de “linha de 
desmontagem”: um abatedouro de aves.
1.1.2 A 3ª Revolução Industrial – O Toyotismo
O Japão ainda lutava para se recuperar das consequências devastadoras da Segunda 
Guerra quando se tornou o berço da produção flexível. Em grande medida sob influência das 
ideias de Taiichi Ohno surge na fábrica da Toyota, que nos anos 40 estava à beira da falência. 
O processo de produção originou-se na automação industrial com paradas em situação anormal 
adaptadas do tear automático. O Toyotismo, assim denominado e gerador da 3ª Revolução 
Industrial é caracterizado por trabalhadores multifuncionais e um sistema produtivo flexível. 
A sustentação do sistema, que alavancou a Toyota e adquiriu projeção mundial 
principalmente a partir da década de 70, é a absoluta eliminação do desperdício e os dois 
pilares necessários são o Just-in-time e a Automação.
UNI
“O ato de produzir é o princípio de economia”. Taiichi Ohno
Os antecedentes históricos do Toyotismo são:
• Período Pós Segunda Guerra;
• Matéria-prima escassa;
• Mão de obra não especializada;
• Guerra da Coréia;
• Crise do Petróleo.
Diferente dos EUA, o Japão enfrentava a escassez de mão-de-obra e matéria-prima. 
Assim, a conjuntura histórica determinou, dentre outras coisas:
• Lógica de estoque mínimo de matéria-prima e produtos;
• Um funcionário deveria estar habilitado para muitas funções (multifuncionalismo);
UNIDADE 1 TÓPICO 1 9
• Desperdício zero;
• Flexibilização das relações de trabalho (terceirização, subcontratações etc.).
1.1.3 Características do Toyotismo
• Os operários interrompem a produção a qualquer momento para consertar falhas;
• A maioria das peças é feita por outras companhias, os fornecedores;
• O estoque é mínimo. Os fornecedores entregam as peças quando a companhia solicita;
• O operário-modelo é aquele que identifica problemas e propõe soluções;
• O funcionário deve se preocupar com a aplicação que o produto terá depois de vendido;
• A empresa deve planejar a produção de modo a atender aos desejos de seus clientes;
• Trabalho em equipes;
• Mão de obra mais qualificada;
• Operários controlam a qualidade;
• Just in time;
• Jidoka;
• Multifuncionalização dos funcionários;
• Controle da Qualidade Total;
• Kanban.
NO
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Just in Time = Produzir o necessário, com o necessário no 
tempo necessário.
NO
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Kaizen (‘kai’ significa, em japonês, mudança e ‘zen’ para melhor) 
é uma palavra de origem japonesa com o significado de melhoria 
contínua, gradual, na vida em geral (pessoal, familiar, social e no 
trabalho).
FONTE: Disponível em: <http://kaizen-utad.wikispaces.com/Kai-zen+Ke-
isso>. Acesso em: 14 mar. 2013.
UNIDADE 1TÓPICO 110
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Kanban é uma palavra japonesa que significa literalmente registro ou placa visível. Em 
administração da produção significa um cartão de sinalização que controla os fluxos 
de produção em uma indústria. O cartão pode ser substituído por outro sistema de 
sinalização, como luzes, caixas vazias e até locais vazios demarcados. Coloca-se um 
Kanban em peças ou partes específicas de uma linha de produção, para indicar a entrega 
de uma determinada quantidade. Quando se esgotarem todas as peças, o mesmo aviso 
é levado ao seu ponto de partida, onde se converte num novo pedido para mais peças. 
Quando for recebido o cartão ou quando não há nenhuma peça na caixa ou no local 
definido, então deve-se movimentar, produzir ou solicitar a produção da peça.
O Kanban permite agilizar a entrega e a produção de peças. Pode ser empregado 
em indústrias montadoras, desde que o nível de produção não oscile em demasia. 
Os Kanbans físicos (cartões ou caixas) transitam entre os locais de armazenagem e 
produção substituindo formulários e outras formas de solicitar peças, permitindo enfim 
que a produção se realize Just in time.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/750-kanban>. Acesso 
em: 14 mar. 2013.
1.1.4 As Três Fases da Revolução Industrial
QUADRO 1 – FASES DA REVOLUÇÃO INDUSTRIAL 
PRIMEIRA SEGUNDA TERCEIRA
Início 1780 1913 1975
País líder INGLATERRA EUA JAPÃO
Carro-chefe
Indústria têxtil
(algodoeira).
Indústria
Automobilística.
Indústria
automobilística e
eletroeletrônica.
Tecnologia
Máquina de fiar, tear 
mecânico, máquina a 
vapor, ferrovia.
Eletricidade, 
eletromecânica, petróleo, 
motor a explosão, aço, 
petroquímica.
Informática, 
telecomunicação, robótica, 
biotecnologia.
FONTE: Oliveira (2004, p. 26)
Algumas diferenças entre os sistemas de produção denominados Taylorismo, Fordismo 
e Toyotismo podem ser visualizadas sinteticamente no quadro a seguir. O Toyotismo apresenta 
de maneira geral maior robotização, menos mão de obra na fábrica, ocupação de menor espaço 
e possibilidade de alteração (flexível) da linha de montagem.
UNIDADE 1 TÓPICO 1 11
QUADRO 2 – DIFERENÇAS ENTRE OS SISTEMAS DE PRODUÇÃO
Modalidades Taylorismo Fordismo Toyotismo
Formato da
Produção
Produção fabril
Produção em série,
linha de montagem, 
especialização, rigidez.
Produção flexível, ilha de 
produção, “just in time”, 
qualidade total.
Emprego
Forte expansão
principalmente na
indústria.
Forte expansão
principalmente na
grande indústria.
Forte retração
principalmente na
indústria, trabalho
parcial, precário,
informal.
Trabalho
Semi-artesanal,
qualificado,
“poroso”, pesado,
Insalubre.
Especializado,
pouco qualificado,
Intenso, rotineiro,
insalubre, hierarquizado, 
fragmentado.
Polivalente, flexível,
menos hierarquia,
extremamente intenso, 
estressante, integrado em 
equipe.
Contexto do
Trabalho
Quebra de máquinas,
surgimento dos
sindicatos.
Reforço dos
sindicatos,
ampliação dos direitos
trabalhistas (pisos
salariais, jornada de
trabalho de 8 horas,
licença maternidade, etc.).
Baixa mobilização,
direitos trabalhistas
ameaçados,
dessindicalização,
contexto de disputa
entre trabalhadores
formais, precarizados
e desempregados. 
FONTE: Oliveira (2004, p. 32-33)
1.1.5 A Indústria Contemporânea
Os sistemas industriais do século XVI apresentam como características e/ou tendências:
• Aumento das plantas industriais;
• Aumento da complexidade produtiva;
• Robótica;
• Reprodução da atividade humana;
• Criação de sistemas especialistas.
1.2 SISTEMAS DE PRODUÇÃO
“O sistema de produção ou a empresa propriamente dita é definida como o conjunto de 
atividades e operações inter-relacionadas envolvidas na produção de bens (caso de indústrias) 
UNIDADE 1TÓPICO 112
ou serviços” (MOREIRA, 2006, p. 8). Embora o sistema de produção seja uma entidade abstrata, 
podem-se distinguir neste alguns elementos constituintes fundamentais. São eles: os insumos,o processo de criação ou conversão, os produtos ou serviços e o subsistema de controle.
O subsistema de controle é a designação genérica que se dá ao conjunto de atividades 
que visa assegurar que programações sejam cumpridas, que padrões sejam obedecidos, que 
os recursos estejam sendo usados de forma eficaz e que a qualidade desejada seja obtida. O 
sistema de controle, pois, promove a monitoração dos três elementos do sistema de produção.
FONTE: Disponível em: <http://folgueral.com.br/anexo/tcc/Sistemas_de_Producao.pdf>. Acesso em: 5 
mar. 2013. 
A função produção é central para a organização porque produz os bens e serviços que 
são a razão de sua existência, mas não é a única nem, necessariamente, a mais importante. 
Em termos de fronteiras e responsabilidades, a função produção poderia abarcar uma definição 
restrita, excluindo desta forma todas as atividades compartilhadas com quaisquer outras funções 
dentro de uma organização (compras, recursos humanos, desenvolvimento de produto entre 
outras). Em outro extremo, uma definição mais amplas da produção incluiria todas as atividades 
que possuíssem qualquer conexão com a produção de bens e serviços – na prática, todas as 
atividades, com exceção das de marketing/vendas e contabilidade/finanças. A figura a seguir 
ilustra a fronteira da função administração da produção decorrente das definições estreita e 
ampla.
FIGURA 3 – FRONTEIRAS DA FUNÇÃO PRODUÇÃO: 
(a) DEFINIÇÃO ESTREIRA, (b) DEFINIÇÃO AMPLA
FONTE: SLACK et al. (1999, p. 31)
UNIDADE 1 TÓPICO 1 13
DIC
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Qualquer operação produz bens ou serviços, ou um misto dos dois, 
e faz isso por um processo de transformação. Por transformação 
nos referimos ao uso de recursos para mudar o estado ou condição 
de algo para produzir outputs.
FONTE: Disponível em: < https://docs.google.com/document/d/1pgJBZt
NC4md19syPnqkBcqwc65xuNOXFJGpDDkQLxOk/preview?aut
hkey=CMv99OgJ&pli=1>. Acesso em: 5 mar. 2013.
Para descrever a natureza da produção, Slack et al. (1999, p. 36) exemplificam um 
modelo de transformação (conforme figura a seguir).mencionando que “a produção envolve 
um conjunto de recursos de input usado para transformar algo ou para ser transformado em 
outputs de bens e serviços”.
Geralmente, os recursos transformados que a produção emprega são um composto de:
• materiais;
• informações;
• consumidores.
FIGURA 4 – MODELO DE SISTEMA DE PRODUÇÃO
FONTE: Slack et al. (1999, p. 36)
UNIDADE 1TÓPICO 114
As operações que processam materiais podem também transformar suas propriedades 
físicas (como forma, composição ou características). Isso ocorre com a maioria das operações 
de manufatura. Outras operações que processam materiais também mudam sua localização 
(empresas de entrega de encomendas, por exemplo). Algumas, como operações de varejo, 
também mudam a posse ou a propriedade dos materiais. Finalmente, algumas operações de 
processamento de materiais, principalmente, os estocam ou os acomodam, como um armazém.
FONTE: Disponível em: <http://migre.me/dxNX9>. Acesso em: 5 mar. 2013.
Os outputs e o propósito do processo de transformação são bens e serviços, geralmente 
vistos como diferentes. Neste caso, as características diferenciais entre bens e serviços se 
apresentam nos aspectos de tangibilidade, estocabilidade, transportabilidade, simultaneidade, 
contato com o consumidor e qualidade.
Conforme Oliveira (2012), integradas ao sistema de produção, existem as medidas 
de performance (qualidade, custo, produtividade etc.) motivadas pelos resultados de bens 
e serviços e aplicadas como retroalimentação nos recursos de entrada e no processo de 
transformação em si. 
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Os insumos são os recursos a serem transformados diretamente 
em produtos, como as matérias-primas, e mais os recursos que 
movem o sistema, como a mão-de-obra, o capital, as máquinas 
e equipamentos, as instalações, o conhecimento técnico dos 
processos etc.
 
FONTE: Disponível em: < http://www.fpl.edu.br/2012/media/pdfs/03.
graduacao/tcc/2012/tcc_ana_carolina_teixeira_de_souza_2012.
pdf.>. Acesso em: 5 mar. 2013.
Groover (2011, p. 4) define um sistema de produção como um conjunto de pessoas, 
equipamentos e procedimentos organizados para realizar as operações de produção de uma 
empresa (ou outra organização). De acordo com este autor, os sistemas de produção podem 
ser divididos em duas categorias ou níveis:
1. Instalações. As instalações do sistema de produção incluem a fábrica, os equipamentos 
instalados e a forma como estão organizados;
2. Sistemas de apoio à produção. É o conjunto de procedimentos utilizados pela empresa no 
gerenciamento da produção e na solução de problemas técnicos e logísticos encontrados 
UNIDADE 1 TÓPICO 1 15
na encomenda de materiais, na movimentação de trabalho pela fábrica e na garantia de que 
os produtos atenderão aos requisitos de qualidade. O projeto de produtos e determinadas 
funções de negócios estão incluídos nos sistemas de apoio à produção.
O apoio à produção envolve um ciclo de atividades de processamento de informação, 
conforme ilustra a figura a seguir. As instalações do sistema de produção estão representadas 
no centro da figura. O ciclo de processamento da informação pode ser descrito por quatro 
funções: (1) funções de negócio; (2) projeto do produto; (3) planejamento da produção; (4) 
controle da produção.
FIGURA 5 – CICLO DE PROCESSAMENTO DA INFORMAÇÃO EM UMA EMPRESA DE 
PRODUÇÃO TÍPICA
FONTE: Groover (2011, p. 5)
O sistema de produção não funciona no vazio, isoladamente. Ele sofre influências, de 
dentro e de fora da empresa, que podem afetar seu desempenho. Em outras palavras, ele 
sofre a influência de um ambiente externo e de um ambiente interno.
No caso do ambiente interno, o sistema de produção encontra-se na esfera de influência 
das outras áreas funcionais da empresa (Marketing, Finanças, Recursos Humanos, etc.) e tem 
sobre elas um impacto. 
FONTE: Disponível em: <http://folgueral.com.br/anexo/tcc/Sistemas_de_Producao.pdf>. Acesso em: 5 
mar. 2013.
As empresas adotam diferentes estruturas organizacionais e definem diferentes funções, 
UNIDADE 1TÓPICO 116
todas com responsabilidades específicas. Neste contexto, a função produção é central para a 
organização, porque produz bens e serviços que são a razão de sua existência, mas não é a 
única nem, necessariamente, a mais importante. Em conjunto com a função produção existem 
outras funções principais que exercem papéis fundamentais numa empresa:
 
• A função marketing;
• A função contábil-financeira;
• A função desenvolvimento de produto/serviço.
Também devemos destacar as funções de apoio que suprem e apoiam a função 
produção:
• A função recursos humanos;
• A função compras;
• A função engenharia/suporte técnico.
De acordo com Degarmo (2003), os sistemas de produção devem servir e dar suporte aos 
sistemas e processos de manufatura pelo fornecimento e transmissão de informação, energia, 
conhecimento, habilidades e serviços às áreas de fábrica, aos fornecedores da companhia, e 
aos seus clientes. Tradicionalmente, a empresa inclui os seguintes departamentos ou áreas 
funcionais (conforme apresentado na próxima figura):
• Marketing e Departamento de vendas; 
• Finanças e Contabilidade; 
• Sistema de manufatura;
• Pessoal;
• Pesquisa e desenvolvimento; 
• Engenharia de produto (projeto de produto);
• Compras;
• Planejamento e controle da produção (programação);
• Controle de estoque;
• Inspeção e controle de qualidade;
• Engenharia de fábrica ou manutenção;
Num modelo de empresa tradicional, as funções marketing, logística e produção 
possuem áreas de atuação diferenciadas, tendo às vezes objetivos conflitantes. A partir das 
funções de marketing e produção das organizações, pode-se apresentar a interface da logística 
empresarial (MORABITO; IANNONI;BALLOU apud RAMOS DA SILVA, 2011). De maneira 
geral podemos sintetizar as funções de produção e de marketing como:
Produção: Preocupa-se com a maneira de gerar bens e/ou serviços, mediante controle 
adequado de qualidades e com a minimização dos custos de produção.
UNIDADE 1 TÓPICO 1 17
Marketing: Possuir a responsabilidade de gerar lucros para a empresa por meios 
promocionais, ofertas de produto e pesquisas de mercado.
FIGURA 6 – SISTEMA DE PRODUÇÃO CLÁSSICO MOSTRANDO A INCLUSÃO DO SISTEMA DE 
MANUFATURA E OS PRINCIPAIS ELEMENTOS FUNCIONAIS
FONTE: Degarmo (2003, p. 1035)
Em uma situação ideal, marketing e produção deveriam ser funções balanceadas em 
relação à quantidade de produtos que transacionam, ou seja, a produção deveria se ocupar de 
produzir apenas o que o marketing vendeu ou vice-versa; o marketing deveria vender apenas o 
que foi produzido. No entanto, em virtude de oscilações de mercado, do tempo decorrido entre a 
colocação do pedido e a sua entrega (lead time), da necessidade de disponibilizar imediatamente 
os produtos ao cliente no momento desejado e de outros fatores, há o desbalanceamento entre 
as duas funções, gerando conflitos.
O estabelecimento de uma área intermediária, que pudesse atenuar os conflitos entre 
produção e marketing, surgiu como um novo campo de atuação que poderia ser ocupado pela 
logística, cobrindo necessidades das duas funções.
UNIDADE 1TÓPICO 118
A logística possui interface com as funções de marketing e produção, pois as atividades 
primárias de transporte, manutenção de estoques e processamento de pedidos exercem 
influência sobre ambas. 
Ballou apud Ramos da Silva (2011), propõe o rearranjo de algumas atividades consideradas 
de responsabilidade única da produção ou do marketing, resumidas na figura a seguir.
FIGURA 7 – INTERFACES DA LOGÍSTICA COM A PRODUÇÃO E O MArkeTing
FONTE: Adaptado de Ballou (1993, p. 36)
Hoje, os sistemas de produção são indispensáveis. Os modernos empreendimentos de 
manufatura que os gerenciam devem considerar as realidades econômicas do mundo moderno. 
Tais realidades incluem segundo Groover (2011):
• Globalização;
• Terceirização internacional;
• Terceirização local;
• Fabricação terceirizada;
• Tendência rumo ao setor de serviços nas economias desenvolvidas; 
• Expectativas de qualidade;
• Necessidade de eficiência operacional.
1.3 CLASSIFICAÇÃO DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO
A produção de bens de consumo lida com os bens duráveis, a exemplo dos automóveis, 
eletrodomésticos e os bens não duráveis, tais como produtos alimentícios, têxteis etc. De acordo 
UNIDADE 1 TÓPICO 1 19
com Oliveira (2004), no tocante aos sistemas industriais, podemos ter os seguintes tipos de 
Indústrias: pesada ou de base (ex: siderurgia, metalurgia, produção de energia elétrica, extração 
mineral, petrolífera), intermediária (ex: automobilística, naval, têxtil, alimentícia, ferroviária) 
bens de consumo e a denominada indústria da ciência (informática, robótica, comunicações, 
aeroespacial, biogenética).
De uma forma simples, Camarotto (1996) classifica os processos de produção nos 
sistemas industriais modernos como (a) contínuos, (b) repetitivos e (c) intermitentes, conforme 
representados na figura a seguir.
FIGURA 8 – PROCESSOS DE PRODUÇÃO: CONTÍNUOS, REPETITIVOS E INTERMITENTES. 
FONTE: Adaptado Camarotto (1996, p. 8)
Os processos produtivos podem contar com a participação humana em sua execução de 
formas variadas, incluindo o trabalho puramente manual, o trabalho mecanizado, a combinação 
de trabalho manual com máquina e a automação completa do processo. Desse ponto de vista, 
Groover (2011, p. 3) apresenta os sistemas de produção como:
UNIDADE 1TÓPICO 120
Nos sistemas de produção, as instalações representam as fábricas, as má-
quinas e as ferramentas, o equipamento para tratamento de materiais, os 
equipamentos de inspeção e os sistemas computadorizados que controlam 
as operações de produção. As instalações incluem também o layout da fábri-
ca, que se refere à organização física dos equipamentos. Os equipamentos 
normalmente estão organizados em grupos lógicos e nos referimos a esses 
arranjos e aos trabalhadores que nele trabalham como sistemas de produção 
na fábrica. Os sistemas de produção podem ser células individuais de traba-
lho, compostas por uma única máquina de produção e um único trabalhador 
responsável. É mais comum que se pense em um sistema de produção como 
grupos de maquinas e trabalhadores, por exemplo, uma linha de produção. 
Os sistemas de produção entram em contato físico diretamente com as peças 
e/ou montagens sendo feitas. Eles ´tocam’ o produto.
As três categorias básicas, de acordo com Groover (2011), em termos da participação 
humana no processo executado pelos sistemas de produção, podem ser listadas conforme 
apresenta a figura a seguir: (a) sistema de trabalho manual; (b) sistemas trabalhador-máquina; 
(c) sistemas automatizados.
FIGURA 9 – CATEGORIAS DE SISTEMAS DE PRODUÇÃO EM FUNÇÃO DA PARTICIPAÇÃO 
HUMANA: (A) SISTEMA DE TRABALHO MANUAL; (B) SISTEMA TRABALHADOR-
MÁQUINA; (C) SISTEMA AUTOMATIZADO
FONTE:Groover (2011, p. 4)
UNIDADE 1 TÓPICO 1 21
Moreira (2006, p. 8) define o que é um sistema de produção e descreve brevemente 
seus elementos e suas interações. Apresenta então, duas classificações de sistemas de 
produção, a primeira denomina-se Classificação Tradicional e a segunda Classificação Cruzada 
de Schroeder. 
1.3.1 Classificação Tradicional
A Classificação Tradicional, em função do fluxo do produto, agrupa os sistemas de 
produção em três grandes categorias: 
QUADRO 3 – CATEGORIAS DOS SISTEMAS DE PRODUÇÃO
Sistemas de produção contínua ou de fluxo em linha: apresentam seqüência linear de fluxo e 
trabalham com produtos padronizados: 
i) produção contínua propriamente dita: é o caso das indústrias de processo, este tipo de 
produção tende a ter um alto grau de automatização e a produzir produtos altamente padronizados; 
ii) produção em massa: linhas de montagem em larga escala de poucos produtos com grau 
de diferenciação relativamente pequeno
Sistemas de produção intermitente (fluxo intermitente) 
i) por lotes: ao término da fabricação de um produto outros produtos tomam seu lugar nas 
máquinas, de maneira que o primeiro produto só voltará a ser fabricado depois de algum tempo 
ii) por encomenda: o cliente apresenta seu próprio projeto do produto, devendo ser seguidas 
essas especificações na fabricação.
Sistemas de produção de grandes projetos sem repetição: produto único, não há rigorosamente 
um fluxo do produto, existe uma sequência predeterminada de atividades que deve ser seguida, 
com pouca ou nenhuma repetitividade.
FONTE: Adaptado de Moreira (2006)
Resumidamente, então temos:
Categorias de sistemas de produção
a) sistema de produção contínua ou de fluxo em linha;
b) sistema de produção por lotes ou por encomenda (fluxo intermitente);
c) sistemas de produção de grandes projetos sem repetição.
1.3.2 Classificação Cruzada de Schroeder
No caso da Classificação Cruzada de Schroeder, citada por Moreira (2006), 
consideram-se duas dimensões. De um lado, a dimensão tipo de fluxo de produto de maneira 
UNIDADE 1TÓPICO 122
semelhante à classificação tradicional. De outro, a dimensão tipo de atendimento ao consumidor, 
onde existem duas classes: 
- Sistemas orientados para estoque: produto é fabricado e estocado antes da demanda 
efetiva do consumidor. Este tipo de sistema oferece atendimento rápido e a baixo custo, 
mas a flexibilidade de escolha do consumidor é reduzida. 
- Sistemas orientados para a encomenda: as operações são ligadas a um cliente em 
particular, discutindo-se preço e prazo de entrega.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAOBAAE/classificacao-dos-
processos-produtivos>. Acesso em:6 mar. 2013.
Dessa maneira Moreira (2006) apresenta um quadro de duas entradas, na horizontal 
os tipos de fluxo do produto e na vertical a orientação para estoque ou para encomenda, com 
exemplos de indústrias e do setor de serviços.
1.3.3 Classificação Baseada na Teoria de Sistemas
Utilizando-se da teoria de sistemas como base para o entendimento das classificações 
dos sistemas de produção, podemos estabelecer relações entre os elementos do sistema e 
os critérios das diversas classificações. A partir do modelo de sistema de produção proposto 
por Slack (1999) (representado na figura 4), Perales (2001, p. 4-5) apresenta as seguintes 
considerações sobre sistemas de produção: 
QUADRO 4 – CONSIDERAÇÕES SOBRE SISTEMA DE PRODUÇÃO
ANALISANDO AS ENTRADAS 
a) em função do tipo de recursos a serem transformados: 
- sistemas predominantemente processadores de materiais; 
- sistemas predominantemente processadores de informações; 
- sistemas predominantemente processadores de consumidores. 
ANALISANDO O PROCESSO DE TRANSFORMAÇÃO 
b) em função da ação principal do processo de transformação: 
- sistemas que transformam as propriedades físicas; 
- sistemas que transformam as propriedades informativas; 
- sistemas que mudam a posse ou propriedade; 
- sistemas que mudam a localização; 
- sistemas que estocam ou acomodam; 
- sistemas que mudam o estado fisiológico ou psicológico.
UNIDADE 1 TÓPICO 1 23
c) em função do fluxo dentro do processo de transformação 
- fluxo contínuo: 
- contínuo puro; 
- contínuo com montagem ou desmontagem;
- contínuo com diferenciação final. 
- fluxo intermitente; 
- fluxo misto; 
- por projetos. 
Observa-se, que nos três primeiros os equipamentos e mão de obra geralmente têm 
localização fixa, enquanto existe um fluxo de materiais que passam de um posto de trabalho 
a outro. Porém, no caso do tipo por projetos, o produto fica estático ou fixo e os materiais, 
equipamentos e mão-de-obra se movimentam até o mesmo.
 
d) em função da decisão de produzir 
- antecipada ou para estoque; 
- sob encomenda. 
e) em função do grau de contato com o consumidor 
- alto grau de contato ou linha de frente; 
- baixo grau de contato ou retaguarda. 
ANALISANDO AS SAÍDAS 
f) em função da natureza das saídas 
- fabricação ou manufatura de produtos, quando se trata de uma saída tangível, que pode ser 
estocada e transportada 
- geração ou prestação de serviço, quando a saída é intangível, consumida simultaneamente 
com a sua produção, onde é indispensável a presença do consumidor e não pode ser estocada 
ou transportada 
g) em função do volume de saídas 
- alto volume 
- médio volume 
- baixo volume 
h) em função da variedade ou padronização das saídas 
- alta variedade de saídas ou produtos sem nenhuma padronização 
- variedade média de saídas ou produtos com alguma padronização 
- baixa variedade de saídas ou produtos altamente padronizados 
i) em função da variação da demanda pelas saídas 
- produção sazonal ou com alta variação da demanda 
- produção não sazonal ou com baixa variação da demanda
FONTE: Perales (2001, p. 4-5)
UNIDADE 1TÓPICO 124
1.4 INSTALAÇÕES INDUSTRIAIS
Nesta unidade, abordaremos os temas voltados aos processos industriais. E ancorados 
nesse viés, estão o projeto de fábrica e as unidades típicas de uma fábrica.
1.4.1 O Projeto de Fábrica
Por projeto de fábrica ou “plant-design” entendemos o projeto total do empreendimento. 
Abrange a ideia da aplicação do capital, do planejamento, das finanças, da localização da 
fábrica, do planejamento necessário ao levantamento dos equipamentos a serem utilizados.
Diferencia-se, portanto, do estudo do “arranjo físico” ou “plant-layout”, com o qual é 
frequentemente confundido. 
“Plant Layout” é o estudo da disposição das instalações industriais em um espaço. Nisto 
reside a distinção: “plant layout” é tão somente um dos itens do “plant design”.
FONTE: Disponível em: <http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Cap-7-Moreira-Resumo-
Slides/609858.html>. Acesso em: 6 mar. 2013.
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Os itens de layout e fluxograma serão analisados na Unidade 3 
deste Caderno de Estudos, quando abordaremos os aspectos de 
gestão e controle de processos industriais.
De acordo com Camarotto (1996) os itens a serem estudados no projeto da fábrica são:
• Levantamento do capital;
• Projeto do produto;
• Estudo de mercado e previsão de vendas;
• Estudo e seleção dos processos produtivos;
• Decisão de comprar ou fazer;
• Dimensionamento da fábrica e de sua capacidade produtiva;
• Escolha de faixa da concorrência;
• Localização da indústria;
UNIDADE 1 TÓPICO 1 25
• Arranjo físico (plant layout);
• Estudo do edifício industrial;
• Previsão de diversificação na produção;
• Desenvolvimento da organização.
O estudo e seleção do processo produtivo, estreitamente ligado ao estudo do “plant 
layout”, deve ser feito sob duas considerações:
• Técnicas – segundo os conceitos vistos na tecnologia – dos processos produtivos;
• Econômicos – onde a comparação de alternativas segue as regras da matemática financeira.
São suas etapas:
• determinação do tipo de equipamento a executar uma determinada operação;
• determinação do material mais adequado à elaboração de um determinado produto;
• determinação da sequência de fabricação necessária à obtenção do produto final;
• determinação do retorno de investimento com a escolha do equipamento mais adequado 
economicamente para aquela etapa de fabricação.
No tocante ao dimensionamento da fábrica e de sua capacidade produtiva, o estudo 
da demanda nos fornece a capacidade de absorção do mercado. No entanto, para o 
dimensionamento, necessitamos do volume de produção efetivo, que depende de:
• capacidade de absorção do mercado;
• imposição de capital;
• vontade do dono.
O volume de produção efetivo, juntamente com o estudo e seleção do processo produtivo, 
definirão e dimensionarão:
• mão de obra direta;
• mão de obra de preparação (“set-up”);
• equipamento produtivo;
• material direto;
• ferramental.
A partir dos dados de dimensionamento e da seleção dos processos produtivos, o 
estudo do “plant layout” objetiva, primordialmente, a perfeita adequação de todos os itens que 
concorrem para a produção. Busca harmonizar pessoal, equipamento, meios de transporte, 
armazenamento, serviços etc.
O esquema da figura a seguir mostra que um “plant design” é essencialmente interativo 
e muitas vezes, em uma de suas derradeiras etapas há a necessidade de se voltar ao início 
UNIDADE 1TÓPICO 126
do projeto.
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UNIDADE 1 TÓPICO 1 27
1.4.2 Unidades típicas de uma fábrica
Segundo Camarotto (1996), as unidades típicas de uma fábrica podem ser consideradas 
generalizadamente como:
• Recepção – controle de entrada de materiais ou pessoas na fábrica. 
 Compreende: recebimento de materiais, vias de acesso, estacionamento, controle de ponto.
• Almoxarifado – armazenamento de materiais diretos ou indiretos. 
 Os principais são: matérias-primas, partes em processo, produtos acabados.
• Preparação de matérias-primas – adequação dos materiais diretos para serem processados. 
 Compreende: controle de qualidade de matérias-primas e materiais comprados, sistema de 
movimentação, disposição dos materiais para processamento.
• Fabricação – processamento dos materiais, transformando matérias-primas em partes 
intermediárias ou produtos finais. 
 Pode ser dividida em: processamento de materiais brutos, processos intermediários/
tratamentos superficiais, processamento de componentes finais, montagem.
• Acabamento/Embalagem – conferir aosprodutos finais a forma de apresentação para 
venda (ou expedição). 
 Compreende: controle de qualidade/produção, embalamento e movimentação para 
armazenamento.
• Expedição – controle de saída de pessoas, materiais ou produtos da fábrica. 
 Compreende: movimentação de produtos finais, carregamento e vias de circulação externa.
• Manutenção – conservação e adequação de equipamentos e instalações visando sua 
disponibilidade de uso no processo.
• Suprimentos – sistemas de provimento de energia e de materiais secundários para o 
processamento. 
 Compreende: reservatório de água, casa de forças, gás, óleo etc.
• Ferramentaria/oficina de máquinas – confecção de ferramentas de máquinas, reparos de 
partes de máquinas.
• Apoio de pessoal – serviços de higiene, conforto e saúde para a mão-de-obra.
 Compreende: ambulatório, vestiários, sanitários, refeitórios, creche, bebedouros, salas de 
descanso.
• Administração – controle funcional, fiscal e financeiro das atividades da fábrica.
 Compreende: contabilidade, compras, vendas, recrutamento/seleção, pagamentos, gerência 
e direção.
UNIDADE 1TÓPICO 128
LEITURA COMPLEMENTAR
HISTÓRIA DA PRODUÇÃO
A história da produção inclui dois tópicos: (1) a descoberta e a invenção de materiais e 
processos para fazer coisas e (2) o desenvolvimento dos sistemas de produção. Os materiais 
e processos antecedem os sistemas em muitos milênios. Os sistemas de produção referem-
se ao modo de organização de pessoas e equipamentos, de maneira que a produção possa 
ser realizada de forma mais eficiente. Alguns dos processos mais básicos datam do período 
neolítico (entre 8.000 - 3.000 a.C.), quando foram desenvolvidas operações como carpintaria, 
moldagem e cozedura de argila, moagem e polimento de pedras, fiação de fibras e tecelagem 
e tingimento de tecidos. A metalurgia também teve início durante o período neolítico, na 
Mesopotâmia e em outras áreas ao redor do Mediterrâneo. Ela também se espalhou, ou se 
desenvolveu de forma independente, em regiões da Europa e da Ásia. Os primeiros humanos 
encontraram ouro em uma forma tão pura na natureza que podia ser moldado com um martelo. 
É provável que o cobre tenha sido o primeiro metal extraído dos minérios, o que demandou a 
utilização da fundição como uma técnica de processamento. O cobre não podia ser diretamente 
tratado com um martelo porque deformava. Assim sendo, era modelado por meio de fundição 
e moldagem. Prata e estanho também eram utilizados nessa época. Descobriu-se que a 
combinação do cobre com o estanho produzia um metal mais maleável do que o cobre puro e 
que permitia tanto a moldagem por martelo, como aquela por fundição. Isso impulsionou um 
período conhecido como Idade do Bronze (entre 3.500 -1.500 a.C.).
O ferro foi fundido pela primeira vez nesse período. Meteoritos podem ter sido uma das 
fontes do metal, mas o ferro também foi minerado. As temperaturas necessárias à redução do 
ferro minerado em metal são muito mais altas do que as exigidas pelo cobre, o que dificultava 
as operações de forno. Os primeiros ferreiros aprenderam que, quando determinados ferros 
(aqueles contendo pequenas quantidades de carbono) eram corretamente aquecidos e 
temperados (mergulhados em água para resfriar), eles se tornavam muito resistentes. Isso 
permitia que pontas afiadas fossem amoladas e transformadas em facas e armas, mas 
também deixava o metal mais frágil. A resistência podia ser aumentada pelo reaquecimento 
à baixa temperatura, um processo conhecido como têmpera. Descrevemos aqui o tratamento 
térmico do aço. Suas propriedades superiores fizeram com que o metal substituísse o bronze 
em muitas aplicações (artilharia, agricultura e dispositivos mecânicos). O período de seu uso 
ficou conhecido como Idade do Ferro (iniciada em torno de 1.000 a. C.). Não tardou para que 
a demanda por aço aumentasse, já no século XIX, e novas técnicas de tratamento de metal 
fossem desenvolvidas.
A fabricação inicial de utensílios e armas realizava-se mais como arte e moeda de troca 
do que como a produção que conhecemos hoje em dia. Os antigos romanos tinham o que 
poderia ser chamado de fábricas para produção de armas, pergaminhos, cerâmica, objetos 
de cristal e outros produtos da época, mas os procedimentos baseavam-se amplamente no 
UNIDADE 1 TÓPICO 1 29
trabalho manual. Somente na época da Revolução Industrial (em torno de 1760 – 1830) é 
que as principais mudanças começaram a afetar os sistemas de produção de coisas. Esse 
período marcou a transição de uma economia baseada na agricultura e no trabalho artesanal, 
para outra baseada na indústria e na produção. A mudança começou na Inglaterra, onde uma 
série de máquinas importantes foi inventada, a máquina a vapor começou a substituir a força 
animal, da água e do vento. Inicialmente, esses avanços ofereceram vantagens significativas 
para a indústria britânica em relação a outras nações, mas a revolução acabou se espalhando 
por outros países europeus e pelos Estados Unidos. A Revolução Industrial contribuiu para o 
desenvolvimento da produção das seguintes maneiras: (1) A máquina a vapor de Watt, uma 
nova tecnologia de geração de energia; (2) o desenvolvimento de máquinas-ferramenta, 
começando com a broqueadeira de John Wilkinson, por volta de 1775, que foi utilizada para 
perfurar a máquina a vapor de Watt; (3) invenção da máquina de fiar, do tear mecânico e de 
outras máquinas para a indústria têxtil, o que permitiu melhorias significativas na produtividade; 
e (4) o sistema de produção, uma nova maneira de organizar trabalhadores da produção com 
base na divisão do trabalho.
A broqueadeira de Wilkinson normalmente marca o início da tecnologia de máquinas-
ferramenta. Era movida à água. Entre 1775 e 1850, outras máquinas-ferramenta foram 
desenvolvidas para a maioria dos processos convencionais de usinagem, tais como furação, 
torneamento, fresamento, polimento, conformação e plainamento. A máquina a vapor tornou-se 
a fonte de energia preferida para a maioria dessas máquinas, à medida que foi sendo difundida. 
È interessante observar que muitos processos individuais foram criados séculos antes das 
máquinas-ferramenta. Perfuração, serração e torneamento (de madeira), por exemplo, existem 
desde os velhos tempos.
Métodos de montagem foram utilizados em culturas antigas na confecção de navios, 
armas, ferramentas, utensílios de fazenda, maquinários, carroças e carrinhos, mobília e 
vestuário. Os processos incluíam união com fio e corda, soldagem, rebitagem e pregagem. 
Por volta da era de Cristo, foram desenvolvidas a soldagem e a colagem. O amplo uso de 
parafusos, arruelas e porcas – tão comuns nas montagens atuais – exigiram o desenvolvimento 
de máquinas-ferramenta, em especial o torno mecânico de Maudsley (1800), que fazia roscas 
helicoidais com precisão. Somente por volta de 1900, os processos de soldagem por fusão 
começaram a ser desenvolvidos como técnicas de união.
Enquanto a Inglaterra liderava a Revolução Industrial, um importante conceito 
relacionado à tecnologia de montagem estava sendo introduzido nos Estados Unidos: o da 
produção de peças intercambiáveis. O crédito desse conceito costuma ser atribuído a Eli Whitney 
(1765-1825), mas sua importância foi reconhecida por outros. Em 1797, Whitney negociou a 
produção de 10 mil mosquetes para o governo norte-americano. Na época, o método tradicional 
de montagem de armas envolvia a fabricação sob medida de cada uma das peças de uma 
arma em particular e o agrupamento manual das peças para montagem da arma por meio de 
polimento. Cada mosquete era, portanto, único, e o tempo para construí-lo era considerável. 
UNIDADE 1TÓPICO 130
Whitney acreditava que era possível fazer os componentes com precisão capaz de permitir que 
as partes fossem montadas sem ajustes. Depois de anos de desenvolvimento em sua fábricaem Connecticut, ele viajou a Washington em 1801 para demonstrar seu princípio. Diante dos 
oficiais do governo, inclusive Thomas Jefferson, ele dispôs componentes para dez mosquetes 
e, aleatoriamente, começou a selecionar peças para montar armas. Nenhum polimento ou 
ajuste especial era necessário e todas as armas funcionavam com perfeição. O segredo por 
trás de seu feito estava na coleção de máquinas, complementos e medidores especiais que 
desenvolvera em sua fábrica. A produção de peças intercambiáveis demandou muitos anos de 
desenvolvimento e refino antes de se tornar uma realidade prática, no entanto, revolucionou os 
métodos de produção, e é um pré-requisito para a produção em massa de produtos montados. 
Como surgiu nos Estados Unidos, a produção de peças intercambiáveis é conhecida como o 
Sistema Americano de produção.
A partir da metade da década de 1800, iniciou-se a expansão de estradas de ferro, 
navios movidos a vapor e de outras máquinas que criaram uma demanda constante por ferro e 
aço. Novos métodos de produção de aço foram criados para atender tal demanda. Além disso, 
diversos produtos de consumo foram desenvolvidos durante esse período, incluindo máquinas 
de costura, bicicletas e automóveis. Para atender à demanda massiva por esses produtos, foi 
necessária a criação de métodos de produção mais eficientes. Alguns historiadores chamam 
os avanços ocorridos nesse período de Segunda Revolução Industrial, caracterizada por seus 
efeitos sobre os sistemas de produção pelas seguintes características: (1) produção em massa; 
(2) linha de montagem; (3) movimento da administração científica; e (4) eletrificação das fábricas.
A produção em massa foi primeiramente um fenômeno americano. Foi motivada pelo 
mercado de massa que existia nos Estados Unidos, cuja população em crescimento, era 
de 76 milhões de pessoas em 1900. Em 1920, excedia 106 milhões. Uma população tão 
grande, maior do que a de qualquer país europeu, criou uma demanda por um número maior 
de produtos. A produção em massa passou a fornecê-los. Uma das tecnologias importantes 
desse tipo de produção era a linha de montagem, introduzida por Henry Ford (1863-1947) em 
1913 na fábrica de Highland Park. A linha de montagem viabilizou a produção de complexos 
produtos de consumo. Em 1916, o uso dos métodos da linha de montagem permitiu que Ford 
vendesse um automóvel Modelo T por menos de US$ 500, o que tornou viável a aquisição de 
carros para uma grande parcela da população americana.
O movimento da administração científica começou no fim da década de 1800, nos 
Estados Unidos, em resposta à necessidade de planejar e controlar as atividades de um número 
crescente de trabalhadores na produção. O movimento foi liderado por Frederick W. Taylor 
(1856-1915), Frank Gilbreath (1868-1924) e sua esposa Lilian (1878-1972), dentre outros. A 
administração científica inclui: (1) estudo do movimento, cujo objetivo é encontrar o melhor 
método para execução de determinada tarefa; (2) estudo do tempo, para que se estabeleçam 
padrões de trabalho para uma atividade; (3) uso extensivo de padrões no setor; (4) sistema de 
pagamento pro peça produzida e outros planos de incentivo semelhantes; (5) uso de coleta de 
UNIDADE 1 TÓPICO 1 31
dados, manutenção de registros e contabilidade dos custos nas operações de fábrica.
Em 1881, teve início a eletrificação com a construção, na cidade de Nova York, da 
primeira estação de geração de energia elétrica. A utilização de motores elétricos como fonte 
de energia para a operação do maquinário das fábricas não tardou a acontecer. Esse método 
de sistema de energia era muito mais conveniente do que a máquina a vapor, que usava polias 
deslizantes na distribuição mecânica de energia entre as máquinas. Em 1920, a eletricidade já 
tinha ultrapassado o vapor como principal fonte de energia nas fábricas norte-americanas. A 
eletrificação também motivou muitas invenções que afetaram as operações e os sistemas de 
produção. O século XX foi uma época de mais avanços tecnológicos do que todos ou outros 
juntos, muitos deles resultando na automação da produção.
FONTE: GROOVER, Mikell P. Automação industrial e sistemas de manufatura. Pág.s 20- 22. São 
Paulo: Pearson Prentice Hall, 2011
UNIDADE 1TÓPICO 132
RESUMO DO TÓPICO 1
Neste tópico, você viu que:
• A história do homem tem forte ligação com a sua habilidade de trabalhar com os materiais, 
ou seja, o desenvolvimento contínuo de ferramentas, máquinas, tecnologias, processos e 
conhecimentos faz parte de um processo histórico do homem e do que entendemos por 
evolução dos sistemas industriais. 
• A Revolução Industrial trouxe uma produção acelerada, porém faltava organização e método. 
Surgem então novos modelos de administração da produção, a saber: Taylorismo; Fordismo 
e Toyotismo.
• O sistema de produção é definido como o conjunto de atividades e operações inter-
relacionadas envolvidas na produção de bens ou serviços. Os elementos constituintes 
fundamentais de tal sistema são: os insumos, o processo de criação ou conversão, os 
produtos ou serviços e o subsistema de controle.
• A produção envolve um conjunto de recursos de input usado para transformar algo, ou para 
ser transformado em outputs de bens e serviços. 
• Existem alguns tipos de operações de processamento de materiais: (i) aquelas que são 
capazes de transformar suas propriedades físicas; (ii) aquelas a partir das quais se processam 
materiais em meio à mudança de sua localização (empresas de entrega de encomendas); 
(iii) operações de varejo que mudam a posse ou a propriedade dos materiais e (iv) operações 
de processamento de materiais.
• O sistema de produção não funciona no vazio, isoladamente. Ele sofre a influência de um 
ambiente externo e de um ambiente interno. 
• Atrelada à função produção existem outras funções principais que exercem papéis 
fundamentais numa empresa tais como: função marketing; função contábil-financeira; função 
desenvolvimento de produto/serviço.
• Em termos de classificação dos sistemas de produção, podemos ter os seguintes tipos de 
Indústrias: pesada ou de base, intermediária (ex: automobilística, naval, têxtil, alimentícia, 
ferroviária), bens de consumo e a denominada indústria da ciência (informática, robótica, 
comunicações, aeroespacial, biogenética). 
UNIDADE 1 TÓPICO 1 33
• Os processos produtivos podem contar com a participação humana em sua execução de formas 
variadas, incluindo o trabalho puramente manual, o trabalho mecanizado, a combinação de 
trabalho manual com máquina e a automação completa do processo. Além disso, é possível 
pensar em produção contínua ou em lote/por encomenda, produção em massa. 
• Por projeto de fábrica ou “plant-design” entendemos o projeto total do empreendimento, 
abrangendo elementos tais como: a aplicação do capital, o planejamento, as finanças, da 
localização da fábrica, do planejamento necessário ao levantamento dos equipamentos a 
serem utilizados.
UNIDADE 1TÓPICO 134
AUT
OAT
IVID
ADE �
1 Estabeleça as diferenças entre a primeira e a segunda Revolução Industrial, 
considerando o desenvolvimento dos sistemas industriais pertinentes às duas fases 
da história. 
2 Comente sobre as semelhanças entre o Taylorismo e o Fordismo.
3 Se a transformação diz respeito à mudança de estado ou da condição de algo para 
produzir outputs, fale a respeito das operações de processamento de materiais 
realizadas pela indústria e das características desses materiais que podem ser 
transformadas. 
4 De que forma os processos produtivos podem contar com a participação humana? 
Comente. 
5 Cite três unidades típicas de uma fábrica e comente sobre sua importância no projeto 
total do empreendimento. 
OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO
1 INTRODUÇÃO
TÓPICO 2
Muito antes do surgimento dos termos “gestão”ou “engenharia de produção”, o homem 
já procurava organizar os recursos para fazer seus produtos ou prestar serviços da forma mais 
racional possível. Entretanto, foi a partir da Revolução Industrial que a ciência de gestão de 
operações aflorou de forma mais consistente e organizada.
UNIDADE 1
2 DEFINIÇÕES DE PROCESSOS
“O processo deixou de ser artesanal para ser industrial. Um processo industrial pode ser 
definido como um conjunto de decisões e ações planejadas para transformar matérias-primas 
em produtos com valor de mercado” (RENTES, 2008, p. 37).
2.1 PROCESSOS NA VISÃO DA GESTÃO
Processo é uma ordenação específica de atividades de trabalho através do tempo e 
espaço, com um início, um fim e um conjunto claramente definido de entradas e saídas: uma 
estrutura para a ação (DAVENPORT apud PAIM et al., 2009, p. 101).
Zarifian (2004, p. 105), define processo como: 
uma cooperação de atividades e recursos distintos voltados à realização de 
um objetivo global, orientado para o cliente final, que é comum ao processo e 
ao produto/serviço. Um processo é repetido de maneira recorrente dentro da 
empresa. A um processo correspondem um desempenho, que formaliza o seu 
UNIDADE 1TÓPICO 236
objetivo global (nível de qualidade, prazo de entrega); uma organização, que 
materializa e estrutura transversalmente a interdependência das atividades 
do processo durante sua duração; uma co-responsabilidade dos atores nessa 
organização, com relação ao desempenho global; uma responsabilidade local 
de cada grupo de atores ao nível de sua própria atividade.
Processos são definidos como um conjunto de atividades que juntas produzem um 
resultado de valor para um consumidor (HAMMER; CHAMPY apud PAIM et al 2009, p. 101). 
Para esses autores, processos são os que as empresas fazem. 
Antunes apud Paim et al. (2009, p. 101) afirma que
 
os processos sempre se constituem do fluxo do objeto no tempo e no espaço. 
Esses objetos podem ser materiais, idéias, informações e etc. Essa definição 
coloca para os processos uma tarefa relacionada aos fluxos de materiais e 
aos fluxos de negócios, idéias, capital, informações, etc. Uma inferência a 
partir dessa definição nos levaria a combinar esses tipos de fluxos e reforçar 
o termo “processo de negócios”, quando há material, capital e informação, por 
exemplo, em fluxo.
De acordo com Salerno apud Paim et al. (2009, p. 100 -101), as características de um 
processo podem ser sintetizadas como:
• Uma organização estruturada, modelada em termos de trocas entre atividades 
constitutivas. Essa organização se constitui pela ligação como cliente final.
• Entradas tangíveis (produtos, faturas, pedidos etc.) ou intangíveis (decisão 
de lançar novo produto, demanda de investimentos etc.).
• Saídas: o resultado do processo. É um ponto de partida para a construção 
da organização.
• Recursos: não é a somatória de recursos locais, mas a utilização racional 
dos recursos que são, ao mesmo tempo, localmente necessários e úteis ao 
processo. É possível que alguns recursos fiquem dedicados a um processo, 
mas outros não, podendo ter um uso variado.
• Custo dos recursos globais valorizados dão o custo de um processo.
• Um desempenho global, medido por alguns (poucos) indicadores, que deve 
ser explicitado em desempenhos locais para cada atividade. Esses indicadores 
seriam a única referência de avaliação sobre o resultado do processo, o único 
critério de co-responsabilidade entre os atores. Localmente, têm-se indicadores 
de meios, e não de objetivos.
• Fatores de desempenho ligados aos pontos críticos: são pontos privilegia-
dos de reflexão sobre a gestão econômica do processo e sobre os principais 
instrumentos de ação. Pontos críticos podem ser atividades ou coordenações.
• Um desenrolar temporal, dado que um evento detona o processo (por exem-
plo, chegada de um pedido) e outro o fecha (entrega). O processo se desenrola 
segundo uma temporalidade organizável e mensurável.
Para Caulliraux apud Paim et al. (2009, p. 101) processo seria um conjunto de atividades 
(funções) estruturadas sequencialmente (requisitos e tempos). 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 37
NO
TA! �
Para este mesmo autor, há que se fazer as seguintes considerações 
em relação à conjuntura de processos: conjuntura 1 – deve 
descrever um conjunto de atividades que se inicia e que termina 
em clientes externos; conjuntura 2 – deve diferenciar os processos 
ligados às atividades fim e às atividades meio; conjuntura 3 – 
por questões práticas (capacidade de entendimento), deve ser 
representado hierarquicamente (níveis de abstração, focos de 
apresentação etc.).
FONTE: Disponível em: <http://books.google.com.br/books?id=ztgziTvHa
MIC&printsec=frontcover&hl=pt-BR&source=gbs_ge_summary_r
&cad=0#v=onepage&q&f=false. Acesso em: 6 mar. 2013.
Na definição de Nagel e Rosemann apud Paim et al. (2009, p. 101):
 
o processo envolve a realização de um conjunto completo de atividades. Ele é 
uma ordenação lógica (em paralelo e/ou em série) e temporal de atividades que 
são executadas para transformar um objeto de negócio com a meta de concluir 
uma determinada tarefa. Por outro lado, apresentam os problemas das definições, 
como o fato de nenhuma destacar que não há um responsável pelo processo 
como um todo (por exemplo, pesquisa e desenvolvimento, marketing, finanças, 
manufatura estão envolvidas no desenvolvimento de produtos, mas nenhuma 
dessas unidades é responsável pelo processo como um todo), que é susceptível 
a problemas como: tempo de espera, filas e aumento de tamanho de lotes.
A relação de processos com a coordenação do trabalho é reforçada por Smith; Fingar 
apud Paim et al. (2009, p. 101), que definem processos como “um conjunto de atividades 
colaborativas e transacionais coordenadas dinâmica e completamente para entregar valor para 
o consumidor” . Segundo estes autores, num escopo mais amplo, os processos também podem 
apresentar as seguintes características:
QUADRO 5 – CARACTERÍSTICAS DOS PROCESSOS 
Grandes e complexos – envolvem fluxos, do início ao fim, de materiais, informações e comprometimentos 
de negócio.
Dinâmicos – respondem às demandas dos consumidores e às mudanças nas condições de mercado.
Distribuídos e customizados amplamente através de fronteiras dentro e entre negócios, frequentemente 
envolvendo múltiplas aplicações de plataformas tecnológicas distintas.
De longa duração – uma simples instância de um processo como “da ordem ao pagamento” ou 
“desenvolvimento de produtos podem durar por meses ou até mesmo anos”.
Automatizados – pelo menos em parte. Atividades rotineiras ou mundanas são realizadas por 
computadores sempre que possível para buscar velocidade e confiabilidade.
Técnicos e de negócios por natureza – processos de TI são um subconjunto de processos e negócios, 
e provêm suporte para grandes processos envolvendo tanto pessoas como máquinas. Processos 
do início ao fim dependem de sistemas de computação distribuídos que são tanto transacionais 
como colaborativos. Modelos de processos podem compreender modelos da rede de computadores, 
modelos de objetos,controle de fluxos, fluxos de mensagens, regras de negócio, métricas, exceções, 
transformações e atribuições.
UNIDADE 1TÓPICO 238
Por outro lado, dependem de e, por outro, suportam a inteligência e o julgamento para serem delegadas 
para um computador ou que requerem informação rica fluindo através da cadeia de valor, resolução 
de problemas antes que eles irritem os consumidores e definição de estratégias para obter vantagens 
em novas oportunidades do mercado.
De difícil visualização – na maioria das organizações, os processos de negócios nunca foram 
explicitados ou nem estão na cabeça das pessoas. Eles não estão documentados e estão embutidos e 
implícitos na história comum da organização, ou se estão documentados, a documentação ou definição 
é mantidaindependentemente dos sistemas que os suportam.
FONTE: Smith e Fingar apud Paim et al. (2009, p. 102)
A par das definições explicitadas anteriormente podemos agrupa-las para sintetizar e 
explicar o termo processo, na ótica de Paim et al (2009, p. 103) como sendo:
• Se forem processos finalísticos, os resultados gerados são produto(s)/
serviço(s) para os clientes da organização,
• Se forem processos gerenciais, promovem o funcionamento da organização 
de seus processos,
• Se forem processos de suporte, prestam apoio aos demais processos da 
organização.
Os processos estão intrinsecamente relacionados aos fluxos de objetos na organização, 
sejam eles objetos materiais, informações, capital, conhecimento, ideias ou qualquer outro 
objeto que demande coordenação de seu fluxo(PAIM et al, 2009, p. 103). Aos processos cabe 
o desenvolvimento ou desenrolar dos fluxos de objetos, enquanto às funções ou unidades 
organizacionais cabe a concentração de conhecimentos por semelhança.
IMP
OR
TAN
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Os processos são objetos de controle e melhoria, mas também 
permitem que a organização os utilize como base de registro do 
aprendizado sobre como atua, atuou ou atuará em seu ambiente 
ou contexto organizacional. Os processos são a organização 
em movimento, são, também, uma estruturação para ação – 
para a geração e entrega de valor. A definição foi modificada 
essencialmente para relacionar processos com melhoria, controle e 
aprendizado, e para incluir a classificação de processos gerenciais 
e não só processos finalísticos e de apoio. (PAIM et al., 2009, p. 
103, 104, 295).
O desdobramento da definição apresentada, como síntese das definições de processos, 
pode levar à definição de elementos centrais e de elementos complementares. Os elementos 
centrais são:
UNIDADE 1 TÓPICO 2 39
QUADRO 6 – ELEMENTOS CENTRAIS
A ação, enquanto uma etapa genérica em qualquer nível de detalhamento. Deve-se entender 
que a ação é um elemento de integração e coordenação da alocação de recursos. A natureza da ação 
condicionará as demais características do processo. São exemplos de naturezas de um processo: 
concepção; consultiva; negocial; aprovatória; normativa; de planejamento/programação; de preparação; 
de execução; avaliação; acompanhamento; controle; e outros.
Os recursos de transformação, enquanto pessoas, sistemas, máquinas etc., que, por meio da 
ação, transformam ou movimentam o objeto em fluxo. O uso desses recursos gera custo ou consumo 
de recursos.
O objeto em fluxo, enquanto materiais, informações, capital, conhecimento, idéias, que está 
(ou estão) sendo transferido de uma ação para outra. O objeto em fluxo tem relação especial com o 
desenrolar temporal e os eventos que informam os estados e delimitam o fluxo de uma ação para outra, 
ao longo do tempo e do espaço. A transição do objeto se dá por interfaces de processo, e não por 
interfaces entre unidades organizacionais. Esse conceito envolve as entradas e saídas do processo. 
Em um processo completo ou transversal, o objeto em fluxo resulta em um produto para um cliente.
FONTE: Paim et al. (2009, p. 104)
2.2 OPERAÇÕES DE PRODUÇÃO E A 
 CLASSIFICAÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS
Nesta seção abordaremos temas pertinentes às operações de produção e classificação 
de processos industriais. Dentre os assuntos tratados podemos mencionar: a produção; o 
processamento químico industrial; a classificação das operações unitárias; as operações de 
produção de manufatura; as operações de processamento e as operações de montagem. 
2.2.1 A Produção
A produção ou manufatura, apesar de ser atividade humana antiga, acompanhou o 
desenvolvimento tecnológico e a evolução do conhecimento, de acordo com Groover (2001, 
p. 1):
A palavra ‘manufatura’ tem sua origem em duas palavras latinas, manus (mão) 
e factus (fazer), e a combinação de ambas significa ‘fazer com as mãos’. Era 
assim que se realizava a produção quando a palavra surgiu na língua inglesa, 
por volta de 1567. Os produtos comerciais dessa época eram produzidos com 
as mãos. Os métodos eram artesanais, realizados em pequenas lojas, e os 
produtos eram relativamente simples se comparados com os padrões atuais. 
Com o passar do tempo, fábricas foram criadas, com muitos trabalhadores em 
um só local, e as técnicas artesanais de trabalho deram lugar às máquinas. 
Os produtos tornaram-se mais complexos, assim como os processos. Os 
trabalhadores precisaram se especializar em suas tarefas e, em vez de super-
visionar a produção completa, eles passaram a ser responsáveis somente por 
parte do trabalho. Um planejamento mais apurado e uma maior coordenação 
UNIDADE 1TÓPICO 240
eram necessários para que se pudesse controlar o progresso nas fábricas. Os 
sistemas de produção, que contam com diversas tarefas separadas, embora 
relacionadas, estavam em fase de evolução.
A manufatura, ou produção pode ser definida como a aplicação de processos físicos 
e químicos na alteração da geometria, de propriedades e/ou da aparência de determinado 
material inicial com vistas a produzir peças ou produtos (GROOVER, 2011). Ela também inclui 
a junção de diferentes peças para a criação de produtos montados. Os processos envolvidos 
na produção englobam uma combinação de máquinas, ferramentas, força e trabalho manual, 
conforme descrito na figura 11(a), e quase sempre acontecem como uma sequência de 
operações. Cada operação sucessiva faz com que o material fique mais próximo do estado 
final desejado. A manufatura, em suma, utiliza-se de um processo de conversão que muda o 
formato das matérias-primas ou muda a composição e a forma dos recursos.
De acordo com Degarmo et.al (2003) a manufatura é o termo econômico para a 
fabricação de bens e serviços disponíveis para satisfação de necessidades humanas. Do ponto 
de vista econômico, a produção preocupa-se com a transformação de materiais em itens de 
maior valor por meio de uma ou mais operações de processamento e/ou montagem, conforme 
mostra a figura 11(b). O ponto mais importante é que a produção agrega valor ao material por 
meio da mudança de sua forma ou de suas propriedades ou da combinação do material com 
outros que também já foram alterados. Quando o minério de ferro é convertido em aço, agrega-
se valor. O mesmo acontece quando a areia é transformada em vidro e o petróleo é refinado e 
transformado em plástico. Quando o plástico, por sua vez, é moldado segundo uma complexa 
geometria e transformado em uma cadeira, ele se torna ainda mais valioso. 
FIGURA 11 – DEFINIÇÕES DE PRODUÇÃO: (a) COMO PROCESSO TECNOLÓGICO (b) COMO 
PROCESSO ECONÔMICO
FONTE: Groover (2011, p. 20)
Analisaremos em particular os setores de produção da economia denominados 
secundários, aqueles que convertem os resultados da exploração do setor primário em produtos. 
A produção é a principal atividade na categoria dos setores secundários que incluem também 
a construção e a geração de energia. É útil diferenciar os setores de processos, daqueles que 
produzem peças discretas e produtos. Os setores de processos incluem indústrias química, 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 41
farmacêutica, petrolífera, de metais básicos, alimentícia, de bebidas e de geração de energia 
elétrica. Os setores de produtos discretos incluem indústrias de automóveis, aeronaves, 
eletrodomésticos, computadores, máquinas e componentes a partir dos quais esses produtos 
são montados.
Nas indústrias de processo e nas de produtos discretos, as operações de produção 
podem ser divididas em produção contínua e produção em lote segundo Groover (2011). Por 
outro lado, há quatro medidas ou dimensões particularmente importantes que podem ser usadas 
para distinguir diferentes operações, de acordo com Slack et al. (1999):
• Volume de output;
• Variedade de output;
• Variação da demanda do output;
• Grau de contato com o consumidor envolvido na produçãodo output.
A tipologia de operações em função destas dimensões é apresentada na figura a seguir. 
FIGURA 12 – TIPOLOGIA DE OPERAÇÕES
FONTE: Slack et al. (1999, p. 48)
UNIDADE 1TÓPICO 242
Na abordagem de Slack et. al (1999), em atividades de produção o volume e a variedade 
influenciam os objetivos de desempenho e os aspectos da atividade de projeto de uma empresa. 
Neste caso, 
a posição de uma operação no continuum volume-variedade, pelo fato de 
influenciar a natureza de seus objetivos de desempenho e suas atividades 
de projeto, também determina a abordagem geral para gerenciar o processo 
de transformação. Estas “abordagens gerais” para gerenciar o processo de 
transformação são chamadas tipos de processos. São usados termos diferen-
tes para identificar tipos de processos nos setores de manufatura e serviços 
(FUSCO; SACOMANO, 2007, p. 71).
Na manufatura, esses tipos de processos são (em ordem de volume crescente e 
variedade decrescente):
• processos de projeto;
• processos de jobbing;
• processos em lotes ou bateladas;
• processos de produção em massa;
• processos contínuos.
 
Cada tipo diferente de processo de manufatura implica uma forma diferente de organizar 
as atividades das operações com diferentes características de volume e variedade.
FIGURA 13 – TIPOS DE PROCESSOS EM OPERAÇÕES DE MANUFATURA
FONTE: Slack et al. (1999, p. 105)
UNIDADE 1 TÓPICO 2 43
2.2.2 Processamento Químico Industrial
A indústria química abrange tanto a produção de bens de consumo (GLP, gasolina, 
querosene de aviação, óleo lubrificante, entre outros), quanto a produção de bens de produção, 
ou seja, aqueles que sofrerão algum processamento antes de chegar ao consumidor final 
(papel, ácido sulfúrico e plásticos, por exemplo). 
A transformação de uma dada matéria-prima em um ou mais bens de utilidade para 
o homem consiste, de forma geral, de um conjunto de etapas que envolvem alterações na 
composição química e/ou alterações físicas no material que está sendo preparado, ou separado 
ou purificado. A esse conjunto de etapas denominamos processo químico. 
Qualquer que seja a indústria química em consideração, existirão etapas semelhantes 
entre elas, que podem ser estudadas à luz dos princípios físicos e químicos envolvidos, 
independentemente do material que está sendo fabricado. Esta mesma autora, divide as etapas 
na produção química em três grandes grupos:
• Processos unitários. Com raras exceções, a parte principal de qualquer unidade de produção 
é o reator químico, onde ocorre a transformação dos reagentes em produtos. As reações 
químicas podem ser classificadas como reações de hidrogenação, nitração, sulfonação, 
oxidação etc.
• Preparação de carga para o reator. Antes de entrarem no reator, os reagentes passam 
através de vários equipamentos, onde a pressão, a temperatura, a composição e a fase são 
ajustadas para que sejam alcançadas as condições em que ocorrem as reações químicas.
• Separação de efluentes. Os efluentes do reator são, em geral, uma mistura de produtos, 
contaminantes e reagentes não reagidos que devem ser separados em equipamentos 
apropriados para se obter o(s) produto(s) na pureza adequada para ser(em) colocado(s) no 
mercado. 
FONTE: Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAybUAH/apostila-introducao-a-
engenharia-quimica>. Acesso em: 6 mar. 2013. 
O estudo ou a análise um processo químico pode ser feito de várias formas. De acordo 
com Silva (2010) podemos estudá-lo de acordo com três abordagens ou opções:
• Estudo na sua totalidade, analisando toda planta química sob a ótica dos princípios de 
conservação de massa e energia, através de um fluxograma, por exemplo;
• Estudo de cada etapa envolvida individualmente, através da análise do(s) equipamento(s) 
envolvido(s) em cada uma delas;
• Estudo dos fenômenos de transferência que podem estar envolvidos numa determinada 
UNIDADE 1TÓPICO 244
etapa (transferência da quantidade de movimento, transferência de calor e transferência de 
massa). 
 
O estudo individual de cada etapa e/ou do equipamento envolvido numa etapa fica a 
cargo da disciplina de operações unitárias. “O conceito de operação unitária está baseado na 
filosofia de que uma sequência amplamente variável de etapas pode ser reduzida a operações 
simples, ou a reações, que são idênticas, independente do material que está sendo processado” 
(FERREIRA, s. d. p. 3). As operações unitárias englobam um grande número de operações 
que podem causar uma transformação física da matéria, antes ou após o processamento 
químico desta. Embora tenhamos um grande número de equipamentos que causam estas 
transformações, as operações unitárias são classificadas de acordo com a natureza da 
transformação, que pode incluir transporte, separação e recuperação de matérias-primas e 
produtos. Por exemplo, a operação unitária de destilação pode ser usada para separar o álcool 
após a fermentação em uma usina, mas também pode ser usada para separar hidrocarbonetos 
num processo petroquímico.
Ao decompormos um processo químico complexo para uma análise individualizada 
dos equipamentos envolvidos em cada etapa, nos deparamos com uma grande quantidade 
de operações tais como: bombeamento, evaporação, cristalização, sedimentação, extração, 
filtração, secagem, destilação, agitação, centrifugação, moagem etc. Essas e muitas outras 
operações de transformação da indústria são chamadas de operações unitárias. Para 
visualização de algumas destas operações apresentamos na próxima figura, a título de exemplo, 
um diagrama de blocos simplificado do processo de produção de etanol.
2.2.2.1 Classificação das Operações Unitárias
Uma classificação comumente utilizada em operações unitárias é feita com base nos 
princípios básicos e mecanismos de transferência comuns presentes nas várias operações. 
Por exemplo, o mecanismo de difusão ou transferência de massa ocorre nas operações de 
secagem, destilação, cristalização etc. O mecanismo de transferência de calor ocorre também 
em secagem, destilação, evaporação e assim por diante. Gomide apud SILVA (2010) apresenta 
uma classificação baseada nesses mecanismos e no caso de uma operação envolver mais 
de um, deve-se escolher aquele que controla a velocidade global da operação. O próximo 
quadro apresenta a classificação proposta por Gomide, que separou as operações unitárias 
em operações mecânicas, operações de transferência de calor e operações de transferência 
de massa.
Na descrição de Ferraresi (2012), as várias operações que envolvem mudanças físicas 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 45
no material em uma indústria química, denominadas de operações unitárias, são agrupadas 
em cinco grandes divisões:
• mecânica dos fluidos;
• transmissão de calor; 
• operações de agitação e mistura;
• operações de separação; 
• operações de manuseio de sólidos.
FIGURA 14 – DIAGRAMA DE BLOCOS DA PRODUÇÃO DE ETANOL.
FONTE: Silva (2010, p. 2)
Alguns autores preferem apresentar as operações que têm mais de um princípio 
envolvido, por exemplo, transferência de calor e massa juntamente e classificá-las como 
operações com transferência simultânea de calor e massa.
QUADRO 7 – CLASSIFICAÇÃO DAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Operações Mecânicas
 Operações envolvendo sistemas sólidos granulados.
 Fragmentação;
 Transporte;
 Peneiramento;
 Armazenamento.
 Operações envolvendo sistemas fluidos:
 Escoamento de fluidos;
 Bombeamento de líquidos;
 Movimentação e compressão de gases;
 Mistura e agitação de líquidos.
UNIDADE 1TÓPICO 246
 Operações com sistemas sólido-fluido:
 Fluidização de sólidos;
 Separações mecânicas:
 Sólidos de sólidos;Sólidos de líquidos;
 Sólidos e/ou líquidos de gases;
 Líquidos de líquidos.
 Operações com Transferência de Calor
 Transferência de calor por condução em sólidos:
 Aquecimento e resfriamento de fluidos;
 Condensação;
 Ebulição;
 Evaporação;
 Liofilização;
 Transferência de calor por radiação;
 Operações com Transferência de Massa
 Destilação;
 Absorção de gases;
 Adsorção;
 Extração líquido-líquido;
 Secagem e umidificação de gases;
 Condicionamento de gases;
 Secagem de sólidos;
 Cristalização.
FONTE: Adaptado de Gomide por Silva (2010. p. 5)
2.2.3 Operações de Produção em Manufatura
Dentre os diversos processos industriais disponíveis para a obtenção de um produto, 
descreveremos nesta publicação aqueles relacionados à fabricação de peças e componentes 
mecânicos. Deve-se ter em mente que a estrutura e as propriedades dos metais estão 
intimamente ligadas com o processo empregado na fabricação mecânica. Neste caso, 
ressaltamos a importância do conhecimento dos materiais, particularmente a classe dos metais, 
para o domínio dos processos de fabricação, conforme SENAI/ES (1999, p. 1):
Quando se fala em Mecânica, o que vem à sua cabeça? Certamente máquinas. 
Grandes, pequenas, complexas, simples, automatizadas ou não, elas estão por 
toda a parte. E se integraram às nossas vidas como um complemento indis-
pensável que nos ajuda a vencer a inferioridade física diante da natureza. No 
caso do relacionamento do homem com os metais que já dura uns 6 mil anos. 
Você pode pensar nos conjuntos mecânicos que você conhece sem metais? 
Por enquanto não, certo? Todavia, o aperfeiçoamento desses conjuntos só 
se tornou possível com o domínio de dois conhecimentos: a tecnologia dos 
materiais e os processos de fabricação.
UNIDADE 1 TÓPICO 2 47
Existem certas atividades básicas que devem ser executadas em uma fábrica, de 
modo a converter matérias-primas em produtos acabados. Limitando nosso escopo a uma 
fábrica envolvida na fabricação de produtos discretos (a fabricação mecânica), as atividades 
da fábrica são:
1) operações de processamento e montagem;
2) manuseio de materiais;
3) inspeção e teste;
4) coordenação e controle.
Os processos de produção podem ser divididos em dois tipos básicos: 
1) operações de processamento;
2) operações de montagem.
Uma operação de processamento transforma um material de trabalho em um estado 
de completude para um estado mais avançado e que está mais próximo da peça ou produto 
desejado. Ela agrega valor por meio da alteração da geometria, das propriedades ou da 
aparência do material inicial. Em geral, as operações de processamento são executadas 
sobre peças individuais, mas algumas dessas operações também podem ser aplicadas a itens 
montados, como, por exemplo, a pintura da carroceria metálica de um carro. Uma operação 
de montagem junta dois ou mais componentes para criar uma nova entidade, denominada 
montagem, submontagem ou outro termo qualquer que faça referência ao processo específico 
de montagem. A figura a seguir apresenta uma classificação dos processos de produção e 
como eles se dividem em várias categorias.
UNIDADE 1TÓPICO 248
FIGURA 15 – CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE PRODUÇÃO
FONTE: Groover (2011, p. 27)
2.2.3.1 Operações de Processamento
Uma operação de processamento usa energia para alterar forma, propriedades físicas 
ou aparência de uma peça, de modo a agregar valor ao material. A energia pode ser mecânica, 
térmica, elétrica ou química e é aplicada de modo controlado por meio de máquinas e das 
ferramentas. A energia humana também pode ser necessária, mas trabalhadores humanos 
costumam atuar no controle de máquinas, na fiscalização de operações e no carregamento e 
descarregamento de peças antes e depois de cada ciclo de operação. 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 49
Existem três categorias de operações de processamento:
1) operações de moldagem;
2) operações de melhoria da propriedade;
3) operações de processamento de superfície.
As operações de moldagem de peças aplicam força mecânica e/ou calor ou outras 
formas e combinações de energia para alterar a geometria do material de trabalho. Existem 
diversas maneiras de classificar este processo. A categorização utilizada por Groover (2011) 
se baseia no estado do material inicial. As categorias são quatro:
1. Processos de solidificação. Nessa categoria, os processos importantes são os de fundição 
(para metais) e moldagem (para plásticos e vidros), nos quais o material inicial é um líquido 
aquecido ou semifluido que pode ser depositado ou forçado a escorrer para a cavidade de 
um molde, no qual esfria e solidifica, assumindo forma idêntica a do molde.
2. Processamento de partículas. O material inicial é um pó. A técnica mais comum envolve a 
prensagem a alta pressão do pó em um molde-matriz para fazer com que ele tome sua forma. 
Entretanto, a peça compactada não é forte o suficiente para ser utilizada de maneira útil. 
Para aumentar sua resistência, a peça é, então, sinterizada – aquecida a uma temperatura 
abaixo do ponto de fusão -, o que faz com que as partículas individuais se aglutinem. Tanto 
os metais (metalurgia do pó) como a cerâmica (ou seja, os produtos de argila) podem ser 
criados pelo processamento de partículas. 
3. Processos de conformação. Na maioria dos casos, o material inicial é um metal maleável 
moldado por meio da aplicação de pressões que excedem a resistência do metal. Para 
aumentar a maleabilidade, o metal normalmente é aquecido antes da conformação. Os 
processos de conformação incluem forjamento, extrusão e laminação. Também incluídos 
nessa categoria estão os processos que trabalham com o metal em folha, como trefilação, 
moldagem e dobramento.
4. Remoção de material. O material inicial é um sólido (em geral, um metal, maleável ou rígido) 
a partir do qual o material excessivo é removido da peça de trabalho inicial de modo que a 
peça resultante tenha a geometria desejada. A etapa mais importante nessa categoria é a 
de operações de usinagem, como torneamento, furação e fresamento, alcançadas com a 
utilização de ferramentas de corte afiadas que são mais resistentes do que o metal trabalhado. 
O polimento é outro processo comum nessa categoria, no qual um rebolo abrasivo é utilizado 
na remoção de material. Outros processos de remoção de material são conhecidos como 
processos não convencionais, pois não usam ferramentas tradicionais de corte e polimento. 
Em vez disso, baseiam-se na utilização de laser, feixes de elétrons, erosão química, descarga 
elétrica ou energia eletroquímica.
UNIDADE 1TÓPICO 250
As operações de melhoria da propriedade servem para melhorar as propriedades 
mecânicas ou físicas do material de trabalho. As operações de melhoria mais importantes 
envolvem tratamentos térmicos, que incluem fortalecimento induzido por temperatura e/ou 
processos de enrijecimento para metais e vidros. A sinterização de metais em pó e cerâmica, 
mencionada anteriormente, também é um tratamento térmico que fortalece uma peça em pó 
prensada. As operações de melhoria da propriedade não alteram a forma da peça, exceto de 
maneira não intencional em alguns casos, como, por exemplo, a deformação de uma peça 
de metal durante o aquecimento térmico ou a diminuição de uma peça de cerâmica durante 
a sinterização.
As operações de processamento da superfície incluem processos de:
1) limpeza;
2) tratamentos superficiais;
3) revestimento e deposição de camada metálica.
A limpeza utiliza processos químicos e mecânicos para a remoção de sujeira, óleo 
ou outro contaminante qualquer da superfície. Os tratamentossuperficiais incluem trabalho 
mecânico, como o shot penning (bombardeamento com esferas para encruamento superficial) 
e jateamento de areia, e processos físicos, como difusão e implantação de íon. Os processos 
de revestimento e deposição de camada fina aplicam uma camada de material ao exterior da 
superfície da peça de trabalho. Os processos comuns de revestimento incluem galvanoplastia, 
anodização do alumínio e revestimento orgânico (chamado pintura). Os processos de 
deposição de camada fina incluem deposição física de vapor e deposição química de vapor 
para formar revestimentos extremamente finos de várias substâncias. Diversas operações de 
processamento da superfície foram adaptadas, de modo a fabricar materiais semicondutores 
(mais comumente, silício) em circuitos integrados em microeletrônica. Esses processos incluem 
deposição química do vapor, deposição física do vapor e oxidação. Eles são aplicados a áreas 
bastante localizadas na superfície do fino wafer de silício (ou outro material semicondutor) para 
criar um circuito microscópico.
2.2.3.2 Operações de Montagem
O segundo tipo básico de operação de produção é a montagem, na qual duas ou mais 
partes separadas são ligadas para formar uma nova entidade. Os componentes dessa nova 
entidade podem ser ligados de forma permanente ou semipermanente. Os processos de junção 
permanente incluem soldagem, brasagem forte, brasagem fraca e colagem. Eles combinam 
peças por meio da formação de uma nova entidade que não pode ser desconectada com 
facilidade. Os métodos de montagem mecânica estão disponíveis para fixar duas ou mais 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 51
peças juntas em uma nova entidade que pode ser convenientemente desmontada. O uso de 
parafusagem (ou seja, de parafusos, porcas e arruelas) é um método tradicional importante 
nessa categoria. Outras técnicas de montagem mecânica para criação de uma conexão 
permanente incluem rebites, cravamento (press fitting) e encaixe por expansão. Na eletrônica 
são utilizados métodos especiais de montagem. Alguns deles são idênticos às técnicas descritas, 
ou apenas adaptações das mesmas. Por exemplo, a soldagem é largamente utilizada na 
montagem eletrônica. Esse tipo de montagem preocupa-se primeiramente com a montagem 
de componentes (ou seja, dos circuitos integrados) para as placas de circuito impresso usadas 
na produção de circuitos complexos presentes em muitos dos produtos atuais.
Segundo Franco (1990) podemos dividir os processos ou técnicas de fabricação de 
elementos de máquinas ou peças, em dois grandes grupos. 
1) processos metalúrgicos: provocam alterações na estrutura cristalina do metal e, 
consequentemente, nas suas propriedades.
2) processos mecânicos: a moldagem é feita exclusivamente por corte, arranque de cavaco, 
por abrasão ou por erosão sem alterações consideráveis na estrutura metálica 
Nesta classificação alternativa, juntamos os processos de moldagem e os processos de 
junção descritos anteriormente por Groover (2011) e os processos de conformação são aqui 
descritos como aqueles que provocam deformação plástica.
 Os processos metalúrgicos são, de uma maneira geral, de altíssima produtividade 
e os processos mecânicos são de baixa produtividade.
Às vezes a usinagem complementa os processos metalúrgicos com dois objetivos:
1 – Conformar detalhes impossíveis de serem obtidos por processos metalúrgicos;
2 – Obter precisão dimensional inatingível por processos metalúrgicos, por razões técnicas ou 
econômicas.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAwOEAL/processo-fabricao>. 
Acesso em: 7 mar. 2013. 
UNIDADE 1TÓPICO 252
FIGURA 16 – PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS
FONTE: Franco (1990, p. 0.01)
LEITURA COMPLEMENTAR
UM PASSEIO PELAS INSTALAÇÕES
UMA FÁBRICA DEDICADA, FOCALIZADA NO PRODUTO:
SAFETY PRODUCTS CORPORATION
A Safety Products Corporation é a maior fornecedora de produtos de segurança e 
sinalização de transportes dos Estados Unidos. Seus produtos são vendidos em quatro grandes 
mercados: rodoviário, ferroviário, marítimo e de construção. Para o mercado rodoviário, seus 
principais produtos são os sinalizadores de emergência (flares), refletores e sinais em veículos 
de movimento lento. Para os mercados ferroviário e marítimo, a empresa fornece uma variedade 
de sinalizadores de emergência. Para o mercado de construção ela produz uma ampla variedade 
de sinais de aviso e dispositivos de sinalização.
Fundada em 1938, a empresa logo se tornou a principal fornecedora de sinalizadores 
de emergência para as rodovias do país. A partir daquela época, o tráfego rodoviário bloqueou 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 53
o crescimento do tráfego ferroviário, e a empresa gradualmente acrescentou produtos de 
segurança e de sinalização a esse crescente mercado. Entre todos os produtos da empresa, 
os sinalizadores rodoviários de emergência são responsáveis por cerca de 60% de sua receita 
de vendas. Usados como dispositivos de sinalização quando emergências rodoviárias exigem 
a colocação de avisos de alerta ao tráfego que se aproxima, os sinalizadores rodoviários de 
emergência podem ser vistos facilmente pelos motoristas tanto durante o dia como à noite, faça 
sol, chuva ou neve. Os órgãos que aplicam as leis municipais e estaduais são responsáveis por 
uma grande parte das vendas desse produto, mas as vendas de sinalizadores rodoviários de 
emergência para lojas de autopeças, lojas de ferragens e supermercados que vendem direto 
ao consumidor estão se aumentando. O crescimento das vendas de sinalizadores rodoviários 
de emergência foi tão grande que novas fábricas forma construídas em Richmond, na Virgínia, 
em Salinas, na Califórnia, e em Des Moines, no estado de Iowa.
Estratégia de Negócios - A fábrica de Richmond, na Virgínia, foi construída como 
um elemento-chave da estratégia de negócios para o sinalizador rodoviário de emergência. 
Essa estratégia reforça os baixos custos de manufatura decorrentes da automação, os baixos 
custos de embarque e a superioridade tecnológica do produto. Os custos de manufatura e 
embarque são de importância estratégica, porque os órgãos que aplicam as leis compram 
cerca de 75% da produção, e vencer depende da capacidade da companhia para apresentar 
lances competitivos de baixo preço.
A localização da fábrica é de importância estratégica na manutenção de baixos custos 
de embarque. A localização da costa leste é uma excelente escolha para controlar os custos 
de remessa de matérias-primas que chegam, já que papéis da costa leste dos Estados Unidos 
e Canadá e produtos químicos da Europa são os principais materiais recebidos pela fábrica. 
Os custos de remessa de produtos acabados para estrangeiro se mantêm baixos devido à 
proximidade da fábrica com os centros populacionais da costa leste dos Estados Unidos.
A superioridade técnica dos sinalizadores rodoviários de emergência da empresa foi 
estabelecida através de superior formulação dos produtos químicos, extensos programas de 
pesquisa e desenvolvimento e serviço técnico aos clientes. A companhia criou uma valiosa 
reputação como a mais antiga fornecedora de sinalizadores ferroviários de emergência, com 
uma tradição de padrões estritos de segurança e desempenho. Extensos programas de pesquisa 
e desenvolvimento resultaram em projetos de produtos robustos, que têm um desempenho 
conforme o esperado, mesmo quando as condições de manufatura ou de campo se afastam 
daquilo que é comum. A empresa estimula os órgãos que aplicam as leis a realizarem testes de 
produtos concorrentes e fornece equipamentos e manuais para apoiá-los. Em consequência, 
os órgãos que aplicam as leis têm aprimorado seus critérios para a escolha de sinalizadores 
rodoviários de emergência, preferindo os produtos de melhor desempenho.
O Produto - A figura a seguir ilustra um sinalizador rodoviário de emergênciade 15 
minutos. Esse produto, feito de um tubo de papel enrolado com uma mistura de produtos 
UNIDADE 1TÓPICO 254
químicos chamada flame mix (mistura inflamável), tem na ponta uma mistura de produtos 
químicos chamada ignitor button (botão de ignição) e é adaptado com uma tampa, sendo 
que em uma de suas extremidades há uma superfície coberta com uma mistura de produtos 
químicos chamada scratch mix (mistura de raspagem). O sinalizador de emergência é acionado 
retirando-se a capa da superfície de raspagem e a tampa do corpo do sinalizador, segurando-
se esse corpo com uma mão e a tampa com a outra, e esfregando-se levemente a superfície 
de raspagem no botão de ignição. Instruções de segurança e uso estão impressas no corpo 
do sinalizador.
A Fábrica - A fábrica da Safety Products Corporation em Richmond, na Virgínia, embarca 
sinalizadores rodoviários de emergência de 15 minutos para 15 estados ao longo da costa 
leste. A fábrica custou aproximadamente US$ 50 milhões para ser construída, e suas vendas 
anuais são de aproximadamente US$ 25 milhões. A fábrica é chamada fábrica dedicada, 
ou seja, ela é dedicada a apenas um produto, o sinalizador rodoviário de emergência de 15 
minutos, que é produzido continuamente na fábrica sem a necessidade de mudança para 
outros produtos. Existem dez operações de produção altamente automatizadas por meio das 
quais os produtos fluem sem parar. O único estoque de work-in-process significativo consiste 
nos produtos que estão no transportador que atravessa a fábrica inteira. Os materiais, via de 
regra, fluem dos fornecedores de forma a coincidir com a programação da fábrica. Ainda que 
a demanda pelo produto seja sazonal, os níveis de emprego da empresa se mantêm bastante 
uniformes, permitindo que estoques de produtos acabados aumentem durante períodos de baixa 
demanda e caiam durante períodos de alta demanda. Dois turnos completos de oito horas são 
trabalhados diariamente durante o ano inteiro, e são feitas horas extras durante períodos de 
demanda muito elevada. Esse plano de produção exige uma cuidadosa previsão da demanda.
A força de trabalho na fábrica é composta de aproximadamente 150 empregados 
horistas. Uma divisão de um famoso sindicato de trabalhadores dos transportes representa 
os empregados. Cada empregado passa por um programa de treinamento de uma semana 
que inclui uma explanação dos programas e políticas da companhia, cursos em segurança e 
qualidade de produto, e treinamento no trabalho. Há 16 empregados assalariados na fábrica: 
um gerente de fábrica, cinco pessoas de escritório, um superintendente de produção, seis 
supervisores de deslocamento de produção, dois empregados de engenharia e manutenção 
e um especialista em controle da qualidade.
UNIDADE 1 TÓPICO 2 55
SINALIZADOR RODOVIÁRIO DE EMERGÊNCIA DE 15 MINUTOS
A próxima figura ilustra como os sinalizadores rodoviários de emergência são 
manufaturados. As matérias-primas são recebidas de caminhões ou vagões de trem no armazém 
de matérias-primas e são então levadas do armazém em pequenas quantidades até a linha de 
produção, conforme necessário. Os produtos acabados são levados da linha de produção até o 
armazém de produtos acabados e guardados para embarque para os clientes em caminhões.
As principais operações de produção são descritas a seguir:
Enrolar Tubos – Grandes rolos de papel de cor vermelha são posicionados em máquinas 
de enrolar tubos. Essas máquinas puxam contínua e automaticamente o papel dos rolos, cortam-
no no tamanho de um sinalizador de emergência, aplicam cola num lado, enrolam papel com 
cola na forma de um tubo e colocam-no numa bandeja de contenção para secagem. Cada 
bandeja suporta 144 tubos, ou uma grosa. Os operadores dessa operação, à semelhança dos 
operadores de todas as operações da fábrica, monitoram o equipamento, fazem ajustes na 
máquina quando necessário, limpam as máquinas e a área de trabalho, e ligam e desligam as 
máquinas quando for preciso.
Tapar e Dobra os Tubos – As bandejas de tubos de papel secos são puxadas para as 
máquinas de tapar e dobrar, que agarram automaticamente os tubos de papel, inserem tampões 
de papel nas extremidades dos tubos, dobram os tubos em torno dos tampões que fecham as 
extremidades inferiores dos tubos e colocam as bandejas novamente no transportador.
UNIDADE 1TÓPICO 256
Misturar o Composto Inflamável, de Raspagem e de Ignição – Produtos químicos são 
combinados numa formulação patenteada para cada uma das três misturas para o produto: 
a mistura inflamável, a mistura de ignição e a mistura de raspagem. Os operadores seguem 
cuidadosamente os procedimentos de segurança e qualidade prescritos para assegurar uma 
operação segura e desempenho do produto. Os materiais são retirados de seus recipientes 
de embarque e colocados em máquinas de misturar, e instruções de mistura previamente 
programadas são codificadas nas máquinas. Depois que as misturas estão completas, elas são 
levadas por transportadores para as áreas da linha de produção. A principal responsabilidade dos 
operadores é manter condições de trabalho seguras, seguindo estritamente os procedimentos 
operacionais impressos e mantendo as áreas de mistura meticulosamente limpas. Além disso, 
os operadores devem seguir rigidamente as formulações químicas prescritas para o produto.
FLUXO DE PRODUTO NA SAFETY PRODUCTS CORPORATION
Preencher os Tubos – As bandejas de papel são puxadas automaticamente para 
máquinas de preenchimento, que preenchem os 144 tubos de papel com a mistura inflamável, 
compactam a coluna de mistura na densidade desejada e colocam as bandejas novamente 
no transportador.
UNIDADE 1 TÓPICO 2 57
Dobrar e Perfurar – As bandejas de tubos de papel cheios se movem ao longo dos 
transportadores para máquinas de dobrar e perfurar. Essas máquinas posicionam as bandejas, 
dobram a parte superior dos corpos dos sinalizadores de emergência, fazem furos na parte 
superior dos corpos dos sinalizadores de emergência em que a mistura de ignição será colocada 
mais tarde e empurram as bandejas, cada qual com uma grosa de corpos de sinalizadores de 
emergência, novamente para o transportador.
Aplicar Botões de Ignição – As bandejas de corpos de sinalizadores de emergência 
são colocadas automaticamente em máquinas de dosagem da mistura de ignição. Essas 
máquinas dosam automaticamente uma quantidade prescrita da grossa mistura de ignição 
líquida nas cavidades criadas na operação de dobrar e perfurar e colocam as bandejas de 
volta no transportador.
Aplicar Tampas – Completamente automatizadas, as máquinas de tampar puxam 
as bandejas de corpos de sinalizadores de emergência para a posição adequada, colocam 
montagens de capa plástica nos corpos dos sinalizadores de emergência e põem as bandejas 
novamente no transportador.
Banho de Cera – As bandejas de sinalizadores são transportadas automaticamente 
por um banho de cera quente, para garantir uma proteção de longo prazo contra umidade e 
infiltração de água.
Empacotar – Os sinalizadores de emergência são retirados automaticamente das 
bandejas e colocados em caixas de papelão corrugado para embarque, com capacidade 
para uma grosa, ou 144 sinalizadores. As caixas de papelão são lacradas automaticamente, 
paletizadas e dispostas em unidades com shrink wrap. Paletes são estrados (frames) 
descartáveis que permitem que empilhadeiras coloquem seus garfos sob as cargas para 
transportá-las, e shrink wrap é um filme plástico que é envolto ao redor de uma carga inteira. 
Cada palete suporta 72 caixas de papelão. As cargas estão ou são colocadas no estoque ou 
são rotuladas para embarque imediato.
A fábrica de Richmond tem obtido um desempenho além das expectativas da Safety 
Products Corporation. Os custos de embarque e produção têm sido tão baixos que a empresa 
adquiriu posição de destaqueem concorrência junto aos órgãos regionais que aplicam as leis. 
Adicionalmente, a qualidade e superioridade tecnológica dos produtos da companhia têm sido 
fatores decisivos para seu sucesso.
UMA FÁBRICA FOCALIZADA NO PROCESSO:
R. R. DONNELLEY & SONS
A R. R. Donnelley & Sons é a maior produtora mundial de livros. Uma de suas fábricas 
está localizada em Willard, no centro-norte rural de Ohio, num ponto quase equidistante entre 
UNIDADE 1TÓPICO 258
Columbus, Cleveland e Toledo. A fábrica de Willard está em operação há cerca de 35 anos e se 
beneficia do fato de estar próxima à linha principal de Baltimore & Ohio Railroad e de ter uma 
força de trabalho local abundante. A R. R. Donnelley tem contratos com editoras para imprimir 
livros e produtos de documentação de software. Há muitos concorrentes locais e estrangeiros, 
e a estratégia de negócios da R. R. Donnelley é oferecer uma produção personalizada de 
livros com superior qualidade, de entregas no tempo certo, preços competitivos e flexibilidade 
de manufatura.
A qualidade superior é obtida através de muitos meios. Primeiro, a alta administração 
criou um ambiente no qual a atitude “quase não é bom o bastante”. Um departamento de 
controle da qualidade distinto supervisiona o programa da qualidade total na fábrica. Estritas 
especificações são seguidas para todos os materiais comprados. Equipes de empregados 
estudam e encontram soluções para problemas de produção relacionados com a qualidade ao 
longo do processo de produção. Padrões de qualidade extremamente elevados são aplicados 
aos produtos em cada etapa do processo de produção, e os empregados checam cada produto 
para se certificar de que eles seguem os padrões. Os empregados parecem sinceramente 
dedicados ao programa de controle da qualidade da companhia.
A fábrica tem mais de 93 mil metros quadrados de espaço de construção e mais de 
1.400 empregados. Rumo à meta de fornecer entregas no tempo certo e preços competitivos, os 
pedidos de livros feitos pelos clientes são cuidadosamente planejados, produzidos, remetidos e 
controlados como lotes ou tarefas únicas. Por exemplo, se a South-Western College Publishing 
fizesse um pedido de 5 mil exemplares do livro Administração da Produção e Operações, de 
Gaither e Frazier, o pedido inteiro comumente seria produzido como um único lote que fluiria de 
departamento a departamento através da fábrica. Essa disposição frequentemente é chamada 
job shop, porque os pedidos dos clientes são tratados como tarefas (jobs) que fluem através 
da fábrica, e as tarefas tornam-se o foco do planejamento e controle da produção.
Uma vez que existe uma enorme variedade entre as tarefas que devem ser desenvolvidas 
pela fábrica, uma grande flexibilidade de manufatura é necessária. Isso significa que em 
qualquer departamento de produção em particular, os empregados, a maquinaria de produção 
e os materiais devem ser flexíveis o bastante para ser mudados de uma tarefa para outra. A 
flexibilidade de empregados é auxiliada pelo treinamento multifuncional em diversas tarefas, 
treinamento nos aspectos técnicos das tarefas e recompensas por iniciativa dos empregados. 
Máquinas de produção devem ser projetadas de forma que sejam máquinas de uso geral, 
que possam ser rapidamente mudadas para outras tarefas, para que se acomodem à 
grande variedade de produtos. Uma vez que o grande número de materiais necessários para 
desenvolver a enorme variedade de tarefas deve ser pedido em grandes quantidades, de 
fornecedores distantes que exigem até três meses para a entrega, grandes quantidades de 
materiais são armazenadas.
A fábrica se assemelha a todas as outras job shops, pois a produção é planejada e 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 59
controlada concentrando-se em tarefas solicitadas pelos clientes. Em um aspecto, a fábrica é 
incomum quando comparada com outras job shops: todas as tarefas tomam o mesmo caminho 
básico através dos departamentos de produção – preparo da chapa de impressão, impressão, 
slitting1 e intercalação e encadernação. Na maioria das outras job shops, as tarefas tomam 
um grande número de roteiros através dos departamentos até o grau em que, para um olhar 
despreparado, os roteiros parecem quase aleatórios. Existem, entretanto, algumas diferenças 
de percurso entre as tarefas, porque tarefas podem ser atribuídas a diferentes centros de 
trabalho e a máquinas individuais dentro dos departamentos de produção.
Os processos de produção na fábrica são ilustrados na figura a seguir. As principais 
etapas de produção são (1) recebimento; (2) preparo da chapa de impressão; (3) revisão da 
chapa de impressão; (4) impressão; (5) secagem; (6) slitting e intercalação; (7) encadernação; 
e (8) embarque.
Recebimento – Os materiais são recebidos na fábrica, vindos de fornecedores que 
podem estar próximos ou distantes. Esses materiais são estoques de papel e tintas, bem como 
suprimentos de manutenção, produção e material de escritório. O material mais pesado e que 
necessita maior espaço para armazenamento, entretanto, é o papel, que chega em grandes 
e pesados rolos. A fábrica usa 200 milhões de libras (10.718 toneladas) de papel anualmente, 
e recebe centenas de diferentes tipos de papel de mais de 25 diferentes fábricas. Imagine, o 
espaço necessário para armazenar essa quantidade de papel. Cada material recebido deve ser 
checado pelo pessoal de controle da qualidade para determinar se satisfaz as especificações 
e os padrões de qualidade prescritos. Somente depois de aprovados nessas inspeções, os 
materiais podem ser colocados no armazém para ser preparados para uso.
Preparo da Chapa de Impressão – Nessa operação são feitas as chapas de impressão 
usadas nas prensas de impressão para imprimir os livros. Essas chapas são produzidas por um 
processo fotográfico no qual uma imagem fotográfica de uma página original que é fornecida 
pelo editor é transferida para uma “chapa”. Uma chapa é uma folha de metal com letras em 
relevo, de tal forma que quando se aplica tinta às letras e se faz a impressão em papel, a página 
pretendida do livro é transferida para o papel. O equipamento usado neste processo é controlado 
por computador para se obter melhor controle de qualidade. Pessoal altamente capacitado é 
necessário nessa etapa de produção, pois, apesar dos recursos dos computadores, o preparo 
da chapa de impressão continua a ser manual.
1 slitting: (tip.) operação feita com o slitter, que é uma máquina de cortar bobinas; prelo cilíndrico com 
navalha rotativa que corta o papel em duas partes ao mesmo tempo em que efetua a impressão.
UNIDADE 1TÓPICO 260
FLUXO DAS TAREFAS DE PINTURA NA R. R. DONNELLEY & SONS
Prova da Chapa de Impressão – Essa operação consiste em verificar se as imagens 
nas chapas são duplicações exatas das páginas originais fornecidas pelo editor. As páginas 
originais contêm, por exemplo, texto, tabelas, fotografias e equações matemáticas. A revisão 
da chapa de impressão deve ser minuciosa, e até mesmo microscópios são usados para 
comparar as chapas de impressão com as páginas originais. Essa operação também usa mão 
de obra intensivamente e requer empregados comprometidos com os mais elevados padrões 
de qualidade de produto.
Impressão e Secagem – Cada tarefa, dependendo de seu tamanho, é encaminhada 
para um tipo de impressão: prensa grande, uma prensa automatizada menor ou uma prensa 
alimentada por papel. Essas prensas incorporam a mais moderna tecnologia de impressão, 
com monitoração computadorizada contínua do estoque de papel, manipulação automatizada 
dos rolos de estoque de papel, scanners óticos e controle computadorizado de ajustes da 
máquina. A passagem de folhas de papel em prensas que chegam a 3 metros de largura, a 
velocidades de 457 metros por minuto, resulta em enormes índices de produção de páginas 
impressas. O estoque de papel impressopassa então, por uma série de cilindros aquecidos 
e resfriados até secar. O equipamento de secagem exige uma grande quantidade de espaço. 
Essa etapa de produção requer uso intensivo de capital.
UNIDADE 1 TÓPICO 2 61
Slitting e Intercalação – A operação de slitting envolve cortar folhas de papel impresso 
em folhas no tamanho de página. Grandes máquinas de cisalhamento são usadas para 
cortar pilhas de folhas em folhas sucessivamente menores. Depois do slitting, as páginas são 
classificadas em sequência e colocadas em pequenos montes de 16 folhas ou 32 páginas, 
chamados assinaturas. As assinaturas são brevemente expostas a uma chama aberta para 
remover quaisquer partículas de recorte de papel em excesso e conjuntos de assinaturas 
correspondentes a cada livro são reunidos para encadernação.
Encadernação – As capas duras são montadas num processo distinto. As capas frontal 
e posterior são impressas numa única folha, coladas num suporte de papelão e dobradas de 
maneira adequada. As capas moles são impressas diretamente no estoque de papel da capa. 
Quando da encadernação, um equipamento de embalagem é usado para envolver capas em 
torno de pacotes previamente colados de assinaturas para formar livros acabados.
Embarque – Os livros acabados são colocados em caixas e depois em paletes, ou 
diretamente em paletes. Paletes são estrados de madeira, papel, plástico ou fibra de vidro, 
sobre os quais produtos são empilhados. Um embalagem shrink wrap plástica é então envolta 
em torno da carga de cada palete para formar uma carga unificada. Paletes de livros são 
transportados por empilhadeiras do departamento de expedição até caminhões ou vagões de 
carga para ser embarcados até os armazéns regionais dos editores.
NO
TA! �
Work-in-process: trabalho em execução; produtos em curso de 
fabricação.
A estratégia da R. R. Donnelley é fornecer a seus clientes qualidade superior de produto, 
entregar no tempo certo e preços competitivos. O projeto, o layout e a operação de sua fábrica 
em Willard, Ohio, parecem bem adaptados para fornecer essas competências essenciais.
FONTE: GAITHER, Norman; FRAZER, Greg. Administração da Produção e Operações. São 
Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2005, pág. 124-133. 
UNIDADE 1TÓPICO 262
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico você viu que:
• Processo é uma ordenação específica de atividades de trabalho através do tempo e espaço, 
com um início, um fim, isto é, trata-se de um conjunto claramente definido de entradas 
e saídas: uma estrutura para a ação. Os processos estão intrinsecamente relacionados 
aos fluxos de objetos na organização, sejam eles objetos materiais, informações, capital, 
conhecimento, ideias ou qualquer outro objeto que demande coordenação de seu fluxo. 
• A manufatura ou produção pode ser definida como a aplicação de processos físicos e químicos 
na alteração da geometria, de propriedades e/ou da aparência de determinado material inicial, 
com vistas a produzir peças ou produtos. Ela também inclui a junção de diferentes peças 
para a criação de produtos montados. Os processos envolvidos na produção englobam uma 
combinação de máquinas, ferramentas, força e trabalho manual e quase sempre acontecem 
como uma sequência de operações. Cada operação sucessiva faz com o material fique mais 
próximo do estado final desejado. 
• O processamento químico industrial abrange tanto a produção de bens de consumo (GLP, 
gasolina, querosene de aviação, óleo lubrificante, entre outros) quanto a produção de bens 
de produção, ou seja, aqueles que sofreram algum processamento antes de chegar ao 
consumidor final (papel, ácido sulfúrico e plásticos, por exemplo). As várias operações que 
envolvem mudanças físicas no material de uma indústria química, denominadas de operações 
unitárias, são agrupadas em cinco grandes divisões: mecânica dos fluidos; transmissão de 
calor; operações de agitação e mistura; operações de separação e operações de manuseio 
de sólidos.
• No que se referem aos processos de produção de manufatura, dentre os diversos processos 
industriais disponíveis para a obtenção de um produto, é válido pensar nos processos 
relacionados à fabricação de peças e componentes mecânicos. Deve-se ter em mente 
que a estrutura e as propriedades dos metais estão intimamente ligadas com o processo 
empregado na fabricação mecânica.
• Existem certas atividades básicas que devem ser executadas de modo a converter matérias-
primas em produtos acabados, a saber: (i) operações de processamento (a partir da 
transformação de um material de trabalho em um estado de completude para um estado mais 
avançado); (ii) operações de montagem (junção de dois ou mais materiais para a criação de 
uma nova entidade). 
UNIDADE 1 TÓPICO 2 63
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1 De acordo com Salermo, quais são as características de um processo industrial?
2 Faça um resumo do que você entendeu pelo tópico “processo químico industrial”. 
3 No que diz respeito ao processo de produção mecânica, quais são os processos ou 
técnicas de fabricação de elementos de máquinas ou peças?
UNIDADE 1TÓPICO 264
MATERIAIS DE ENGENHARIA
1 INTRODUÇÃO
TÓPICO 3
Segundo os cientistas, materiais são substâncias que estão intimamente ligadas em 
nossa cultura e vida cotidiana. Eles estão ligados à ascensão do homem, fato este que se 
observa em fases da história, como a Idade da Pedra, a do Bronze e a do Ferro.
Achados naturalmente ou elaborados pelo homem, os materiais têm se tornado parte 
integrante de nossas vidas.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAZ9sAG/ciencia-dos-materiais>. 
Acesso em: 7 mar. 2013. 
UNIDADE 1
2 CONCEITOS GERAIS
Os materiais são, sem dúvida, as substâncias de trabalho de nossa sociedade. 
Desempenham função importante não somente em nosso desenvolvimento natural de vida, 
mas também em nosso bem-estar.
“Ao escolher um material, o projetista irá procurar aquele que possua o conjunto de 
propriedades exigidas pelo produto. Uma classificação elementar pode compreender aspectos 
relativos às categorias, propriedades desejadas e principais aplicações” (FILHO, 2007 p. 305).
Mas o que são materiais? Como os identificamos, entendemos, manipulamos e usamos? 
Eles fazem parte da matéria do universo, são substâncias, cujas propriedades as tornam 
UNIDADE 1TÓPICO 366
utilizáveis em estruturas, máquinas, dispositivos, equipamentos ou produtos consumíveis.
 
FONTE: Adaptado de: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfXbUAE/materias-construcao-
mecanica>. Acesso em: 7 mar. 20113.
Neste caso podem ser classificados em: 
• Metais;
• Cerâmicos;
• Supercondutores;
• Dielétricos;
• Plásticos;
• Polímeros;
• Vidros.
De acordo com Provenza (1990), na construção de máquinas, além do projeto 
meticuloso, é necessária uma justa escolha do material a ser adotado, levando-se em conta que 
as características deste material estão subordinadas à função a que o elemento da máquina 
está submetido. Além disso, a escolha do material para obtenção de elementos de máquinas 
deverá ser de baixo custo e a fabricação da peça, de maneira geral, deverá apresentar um 
processo tecnológico simples.
Dentre os processos industriais para obtenção de elementos de máquinas, que serão 
abordados nessa unidade – Descrição de Processos Industriais – podemos citar:
• Laminação;
• Trefilação;
• Fundição;
• Forjamento;
• Solda;
• Eletroerosão;
• Abrasão;
• Usinagem;
• Estampagem;
• Sinterização.
Todas as substâncias são formadas por átomos. Sabe-se que eles giram em torno de 
um núcleo, com velocidades maiores ou menores conforme sejam as temperaturas dessas 
substâncias. Essa atividade das órbitas atômicas manifesta-se, então, pela coesão, levando as 
substâncias aos estados: gasoso, líquido, pastoso ou sólido. O agrupamento de átomos forma 
a molécula.Nos corpos sólidos, os metais em estado normal, os átomos podem agrupar-se 
de maneira ordenada, e nos corpos cristalinos e amorfos, de maneira desordenada. Todos os 
UNIDADE 1 TÓPICO 3 67
metais têm estrutura cristalina no estado sólido.
Os átomos se reúnem formando os cristais, que são as moléculas dos metais. Essas 
moléculas são pequeníssimas, não visíveis. Agrupam-se entre si, formando os grãos que em 
determinadas circunstâncias já são visíveis a olho nu.
A Ciência dos Materiais visa ao entendimento da natureza dos materiais, estabelecendo 
teorias ou descrições que relacionem a estrutura com a composição, as propriedades e o 
comportamento deles. Por outro lado, a Engenharia dos Materiais possui base nas correlações 
estrutura-propriedades, de modo a se poder projetar a estrutura de um dado material, para 
produzir um determinado conjunto de propriedades.
FONTE: Adaptado de: <http://wwwp.fc.unesp.br/~betog/web/2006/cm_aula1_2006.pdf>. Acesso em: 7 
mar. 2013.
As propriedades de um material, entre elas as mecânicas, elétricas, ópticas, magnéticas, 
químicas, térmicas, ambientais etc., estão intrinsicamente relacionadas à estrutura cristalográfica 
ou amorfa. O comportamento mecânico dos materiais é expresso através de relações de 
estímulo-resposta. 
Destacamos que o estudo em detalhes relacionado ao quesito de materiais de 
engenharia foi realizado na disciplina de Ciência dos Materiais. Neste momento, apenas 
resgatamos alguns conhecimentos básicos da área de ciência e tecnologia dos materiais, 
para que você, acadêmico, possa compreender o comportamento dos materiais quando de 
seu processamento ou utilização em serviço.
Antes de prosseguirmos com as classes de materiais utilizados no processamento 
industrial, é válido destacar algumas definições úteis:
• Tecnologia Mecânica: estuda os materiais usados na indústria de fabricação mecânica e 
os processos de transformação em produtos industriais;
• Metalurgia: é a ciência que estuda os processos de extração, formação e utilização dos 
metais e suas ligas;
• Siderurgia: é a metalurgia do ferro e suas ligas, principalmente com o carbono “aço” e outros 
metais.
3 CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura atômica e 
UNIDADE 1TÓPICO 368
química.
Os materiais sólidos são classificados tradicionalmente em:
a. Materiais metálicos (ferrosos e não ferrosos);
b. Materiais não-metálicos naturais e sintéticos.
QUADRO 8 – CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS
MATERIAIS
METÁLICOS NÃO-METÁLICOS
FERROSOS NÃO-FERROSOS NATURAIS SINTÉTICOS
Ferro fundido Alumínio Madeira
Aço Chumbo Couro
Magnésio
Titânio
FONTE: O autor
Padilha (1997), levando em conta a evolução histórica do domínio dos materiais pelo 
homem e as mudanças na inovação e na aplicação dos materiais ocorridas nos últimos tempos, 
apresenta uma classificação alternativa dos materiais, baseada em quatro níveis, conforme o 
grau de conhecimento científico utilizado no seu desenvolvimento:
I. Materiais naturais. Exemplos: madeira, couro, diamante, cobre, ligas fer-
rosas provenientes de meteoritos e borracha.
II. Materiais desenvolvidos empiricamente. Exemplos: bronze, aço comum, 
ferro fundido, cerâmicas sílico- aluminosas, vidro, cimento e concreto.
III. Materiais desenvolvidos com auxílio qualitativo de conhecimentos 
científicos, isto é, as considerações científicas orientaram seus descobrimen-
tos e a interpretação qualitativa de suas propriedades. Exemplos: ligas mais 
antigas de alumínio, de titânio e de magnésio, metal duro, aços inoxidáveis, 
aços microligados, termoplásticos, termorrígidos, elastômeros e ferritas.
IV. Materiais projetados (novos ou aperfeiçoados) quase que exclusivamente a 
partir de conhecimentos científicos e cujas propriedades podem ser quantitativa-
mente previstas. Exemplos: semicondutores, materiais para reatores nucleares, 
aços de ultra-alta resistência mecânica, materiais compósitos reforçados com 
fibras, ligas com memória de forma e vidros metálicos (PADILHA, 1997, p. 23).
3.1 MATERIAIS METÁLICOS
Uma definição simples para os metais é a que menciona que são substâncias químicas 
elementares, opacas, lustrosas, boas condutoras de calor, eletricidade e boa refletora de luz 
quando devidamente polidas. Os metais sendo então, bons condutores de energia elétrica e 
térmica, também, para muitos deles, são resistentes mesmo em ambientes de altas temperaturas 
e outros podem ser dúcteis (maleáveis) à temperatura ambiente.
UNIDADE 1 TÓPICO 3 69
“Cerca de 70, dos 92 elementos da tabela periódica encontrados na natureza, têm caráter 
metálico preponderante” (PADILHA, 1997, p. 13). Os metais mais tradicionais, tais como: cobre, 
ouro, ferro, prata, estanho, mercúrio e chumbo são conhecidos desde o início da era cristã. 
Em função de propriedades específicas tais como: resistência mecânica, conformabilidade 
(ductilidade / resiliência / tenacidade), carregamentos variados, condutividades térmicas/
elétricas, opacidade, entre outras, os materiais metálicos mais empregados na construção de 
máquinas são:
• Ferros e aços;
• Ligas ferrosas;
• Ligas de cobre: Bronze (Cu-Sn), Latão (Cu-Zn), Cu-Be;
• Ligas de Al, Mg (ligas leves e ultra leves); 
• Metais anti-fricção.
 
De uma maneira geral os metais podem ser classificados em ferrosos e não ferrosos, 
conforme explicitado na figura a seguir.
FIGURA 17 – CLASSIFICAÇÃO DE MATERIAIS METÁLICOS
FONTE: Adaptado de Callister (2002, p. 5-7)
UNIDADE 1TÓPICO 370
3.1.1 Metálicos Ferrosos
Um dos grupos mais importantes dos metais é a classe dos Ferrosos, as ligas de ferro 
e carbono, tais como os aços e ferros fundidos.
3.1.1.1 Aços e Ferros Fundidos
Os aços são ligas de ferro e carbono em que o teor de carbono (C) varia de 0,05 a 1,7%.
Os aços apresentam as seguintes características:
• Cor acinzentada;
• Peso específico: 7,8 g/cm3;
• Temperatura de fusão: 1350-1400°C;
• Maleabilidade;
• Ductilidade;
• Tenacidade;
• Elasticidade;
• Resistência;
• Resiliência;
• Soldabilidade;
• Temperabilidade;
• Usinabilidade;
• Forjabilidade.
A composição de carbono influi nas características dos aços. Com o aumento do teor 
de carbono, aumenta a dureza e a resistência à tração. Em contrapartida, este aumento no 
teor de carbono implica em diminuição da resistência e da maleabilidade. 
Podemos, genericamente, classificar os aços em: aços carbono e aços especiais ou 
aços ligas. 
Os aços carbonos são aqueles com composição predominante de Fe e C mais 
elementos residuais. Os aços ao carbono de uso comum possuem 0,05 a 1,7% de C. 
Depois do ferro, o carbono é o elemento mais importante. É o elemento determinativo 
do aço.
UNIDADE 1 TÓPICO 3 71
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/listar_letra_mm>. Acesso em: 8 
mar. 2013.
Os aços-liga, além de C, contém na liga Fe-C outros elementos, tais como: Ni, Cr, Mn, 
Mo, W, entre outros, cuja adição melhora suas características mecânicas ou sua resistência 
à corrosão, ao calor ou lhe conferem particulares qualidades magnéticas etc. Estes aços são 
chamados também de aços ternários, (exemplo Aço Cr que é uma liga de três elementos: 
Fe-C-Cr), quaternários (exemplo: Aço Ni-Cr que é uma liga de 4 elementos: Fe-C-Ni-Cr) ou 
complexos (exemplo: Aço Ni-Cr-Mo).
As ligas ferrosas são obtidas basicamente em função da temperatura e dos teores de 
carbono. Neste caso, as ligas são resultado de transformações na estrutura interna do material 
determinadas pelo equilíbrio de fases e arranjos interatômicos. 
As ligas Fe-C com C entre 1,7 e 6,7% são chamadas de ferros fundidos. O teor de 
carbono nos ferrosos aumenta a resistência mecânica e a dureza do material, mas torna o 
metal menos dúctil e maleável. Além dos aspectos de composição química nos aços e ferros 
fundidos,estes apresentam estruturas cristalinas diferenciadas. 
Considerando a composição dos aços, costuma-se dividi-los em dois grupos:
• Aços Carbono – aqueles em que só se deve considerar o carbono como formando liga com o 
ferro, embora existam outros elementos contidos em quantidades suficientemente pequenas.
• Aços Especiais ou Aço Liga – destinam-se a fabricar diferentes ferramentas que trabalham 
fundamentalmente no corte.
Os diferentes tipos de aços carbonos e suas aplicações práticas são:
• Aço extramacio: com aproximadamente 0,10% de carbono, é empregado na fabricação de 
chapas utilizadas em estampagens devido ao seu grande alongamento.
• Aço macio: aproximadamente 0,15% de carbono, é empregado na fabricação de peças 
cementadas (endurecimento exterior por enriquecimento de carbono).
• Aço semimacio: com 0,30% de carbono, utiliza-se para peças pouco carregadas e 
não submetidas a esforço de fadiga, para estruturas soldadas e outras peças de pouca 
responsabilidade.
• Aço semiduro: aproximadamente 0,50% de carbono, mais utilizado entre os aços carbonos 
como estruturas metálicas, eixos, parafusos etc.
• Aço duro: com aproximadamente 0,60%, é empregado em molas e peças muito carregadas 
UNIDADE 1TÓPICO 372
que não são submetidas a choques.
• Aço extraduro: com mais de 0,65% de carbono, utiliza-se quase exclusivamente para 
fabricação de ferramentas, pontos de tornos, limas, serras e ferramentas de corte.
Os elementos de liga que compõem os aços, têm várias finalidades, como por exemplo: 
obter estruturas mais resistentes e melhorar as características relativas a tratamentos térmicos 
e ao frio. Os principais elementos de liga são: Ni, C, Mn, Mg, Si, W, Ti, Va, entre outros.
QUADRO 9 – AÇOS MAIS USADOS (CLASSIFICAÇAO AISI)
AÇOS MAIS USADOS (CLASSIFICAÇÃO AISI)
Tipos Classificação Produto final
Aços carbono SAE 1010, 1020, 1045 Peças diversas
Aços liga SAE 4340, 8640 Eixos
Aços mola SAE 5140 Molas
Aços para cementação SAE 8620, 4320, 9315 Rodas dentadas e eixos
Aços para ferramenta W-2, O-1, F-1, S-1, D-3 Ferramentas de corte
Aços rápido T-1, M-2, T-8 Brocas
Aços inoxidáveis 30301, 30310, 30316 Talheres, facas
FONTE: SENAIPR (2007, p. 29)
O ferro obtido diretamente de um alto-forno é o ferro gusa, impuro com alto teor de 
carbono. Entretanto, se deixado solidificar em moldes (ou primitivamente em leitos de areia) 
forma os pães de gusa que são refundidos em fornos menores, chamados de Cubilô, com 
cerca de 6 m de altura, onde sofre nova fundição, refinando-se mais. Ao sair do forno, o ferro 
ainda contém impurezas como P e S. E um ferro de segunda fusão é utilizado para a fabricação 
de peças fundidas.
UNIDADE 1 TÓPICO 3 73
FIGURA 18 – FORNO CUBILÔ
FONTE: Provenza Franco (1990, p. 105)
É o produto ferroso mais rico em carbono de 1,7% a 4,5%. Conforme o teor de carbono e 
a velocidade de resfriamento para solidificar-se, podemos ter os diferentes tipos de ferro fundido:
• Ferro Fundido Branco: (duro e quebradiço) utilizado no preparo de peças resistentes ao 
desgaste;
• Ferro Fundido Cinzento: serve para peças grandes que exijam esforço de compressão. 
Exemplos: carcaças de motores, bases de máquinas, rodas dentadas;
• Ferro Fundido Nodular: apresenta maior tenacidade e características semelhantes ao aço. 
São exemplos: Cubos de rodas, Bielas, Mancais, Virabrequins.
3.1.2 Metais Não-Ferrosos
Os metais não-ferrosos são: alumínio, cobre, zinco, estanho, níquel, entre outros.
UNIDADE 1TÓPICO 374
Alumínio: A utilização e emprego do alumínio são relativamente recentes em comparação 
com o emprego do ferro e do cobre, conhecidos desde a antiguidade. O alumínio é extraído 
de um minério chamado bauxita. O seu emprego industrial data dos princípios deste século.
No entanto, as suas propriedades extraordinárias e, especialmente sua capacidade 
de formar ligas com características específicas, levou a um progresso tão intenso que hoje se 
tornou o metal mais usado no mundo depois do aço.
O processo de obtenção do alumínio tem três etapas:
1. Obtenção do minério (bauxita);
2. Obtenção da alumina (composto de alumínio e oxigênio);
3. Obtenção do alumínio.
O alumínio é um metal branco brilhante. No estado puro é muito resistente a corrosão 
pelos agentes atmosféricos, além de ter boa condutibilidade térmica e elétrica. Com o avanço 
tecnológico foram descobertas ligas para o alumínio (Manganês, Cobre, Silício e Zinco), com 
isso aumentando sua resistência e aplicação.
Cobre: O cobre foi o primeiro metal a ser usado pelo homem, datado de 4.000 anos 
a.C. Trata-se de um metal vermelho brilhante, macio e menos resistente que o ferro. O cobre 
é um outro metal não ferroso e não magnético, que se funde a 1080°C, depois da prata é o 
melhor condutor de eletricidade e calor. A quantidade de cobre puro encontrado na natureza 
é muito pequena, a maior parte é encontrada combinada com outros materiais. O cobre forma 
ligas com outros metais, como latão e bronze.
Latão: É uma liga de bronze e zinco, muito utilizada, tanto na forma de peças fundidas 
como sob a forma de laminados, chapas, arames e principalmente na fabricação de torneiras.
Bronze: Liga de cobre (Cu) e estanho (Sn) cria boa resistência ao atrito e à corrosão e 
é um bom condutor de eletricidade. Emprega-se mais no estado fundido, podendo ser utilizado 
sob a forma de peças forjadas e de barras. É usado na fabricação de tubos, evaporadores, 
trocadores de calor, rodas dentadas e buchas.
Os tipos mais comuns de bronze para embuchamento de máquinas são:
• SAE 62 liga estanho e zinco;
• SAE 64 com alta concentração de chumbo (baixa e média rotação);
• SAE 65 buchas submetidas a impactos;
• SAE 660 buchas de alta rotação.
Chumbo: Metal de cor acinzentada, suas propriedades mecânicas são: baixa tenacidade, 
UNIDADE 1 TÓPICO 3 75
Ligas metálicas são materiais com propriedades metálicas que contêm dois ou mais 
elementos químicos, sendo pelo menos um deles o metal.
É importante ressaltar que as ligas possuem propriedades diferentes dos elementos que 
a originam. Algumas propriedades são: diminuição ou aumento do ponto de fusão, aumento 
da dureza e resistência.
FONTE: Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Liga_met%C3%A1lica>. Acesso em: 8 mar. 2013. 
Ligas metálicas mais comuns no cotidiano são:
• Aço – constituído por Fe e C;
• Aço inoxidável – constituído por Fe, C, Cr e Ni;
• Ouro de jóias – constituído por Au, Ag e/ou Cobre.
porém com alto índice de ductilidade e maleabilidade. É bom condutor de eletricidade, porém 
não sendo magnético, e é mal condutor de calor. Principal minério do qual o chumbo é extraído 
é a galena. Sua maior aplicação é na fabricação de baterias.
3.1.3 Ligas Metálicas
3.1.4 Principais Propriedades Mecânicas dos Metais
QUADRO 10 – PROPRIEDADE MECÂNICAS DS METAIS
Deformação:
Deformação elástica – não é permanente, uma vez cessados os esforços, o material volta a sua forma 
original. 
Deformação plástica – é permanente, uma vez cessados os esforços, o material não volta mais a sua 
forma original.
Dureza: é a capacidade que os materiais têm de riscar ou de se deixar riscar por outros materiais. 
Exemplo: diamante e grafite.
Maleabilidade: é a propriedade que os metais têm de se deixar reduzir a chapas (exemplo: ouro e prata).
Ductilidade: é a propriedade que os materiais têm de se deixar reduzir a fio, ou seja, deformar-se com 
a ação de uma força sem romper-se, transformando-se em fio. Exemplo: ouro, prata e cobre.
Tenacidade: é a medida da energia requerida para ruptura de um material. Exemplos de materiais 
tenazes: bronze silicioso e cobre duro.
Maquiabilidade: é um processo de se deixar trabalhar por qualquer processo tecnológico, através de 
máquinas ferramentas. Exemplos: ferro.
UNIDADE 1TÓPICO 376
Elasticidade: propriedade de retornar à formaprimitiva, depois de ter sido deformado por esforço 
momentâneo.
Dilatabilidade: propriedade de aumentar em comprimento, superfície e volume com adição de calor. 
Exemplo: mercúrio.
Resistência à fadiga: corresponde ao limite de esforço sobre um material resultante da repetição de 
manobras. Cada esforço vai provocando o “envelhecimento” do material até sua ruptura.
Resistência à corrosão: propriedades que os materiais têm de manterem suas propriedades quando 
estão expostos a agentes exteriores (atmosféricos e químicos). Estas propriedades têm particular 
importância nos materiais expostos ao ar e enterrados (linhas, cabos ao ar livre e tubulações).
FONTE: Disponível em: <http://paginas.fe.up.pt/~mcnunes/QMAR0708/materiaiscondutoresQMAR.
pdf>. Acesso em: 8 mar. 2013.
3.2 MATERIAIS NÃO-METÁLICOS
Caro(a) Acadêmico(a)! Nesta seção que abordaremos temas relacionados aos materiais 
não-metálicos. Dentre esses materiais estão: os materiais polímeros; os materiais cerâmicos, 
os materiais compósitos e outros tipos de materiais.
3.2.1 Polímeros
Os polímeros são constituídos de macromoléculas orgânicas, sintéticas ou 
naturais. Os plásticos e borrachas são exemplos de polímeros sintéticos, 
enquanto o couro, a seda, o chifre, o algodão, a lã, a madeira e a borracha 
natural são constituídos de macromoléculas orgânicas naturais. Os polímeros 
são baseados nos átomos de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, flúor e 
em outros elementos não metálicos. A ligação química entre átomos da cadeia 
é covalente, enquanto a ligação intercadeias é fraca, secundária, geralmente 
dipolar. (PADILHA, 1997, p. 18).
UNIDADE 1 TÓPICO 3 77
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Existem vários tipos de macromoléculas para a constituição de 
polímeros, destacando-se, segundo Padilha: 
• Macromoléculas sintéticas orgânicas. Exemplos: polietileno, 
policloreto de vinila, náilon e muitos outros “plásticos”.
• Macromoléculas naturais orgânicas. Exemplos: algodão, 
madeira, lã, cabelo, couro, seda, chifre, unha e borracha natural.
• Macromoléculas naturais inorgânicas. Exemplos: diamante, 
grafite, sílica e asbesto.
• Macromoléculas sintéticas inorgânicas. Exemplos: ácido 
polifosfórico e policloreto de fosfonitrila.
FONTE: Disponível em: <http://www.professores.uff.br/joseflaviofeiteira/
PastaAcustica/Padilha%20-%20Materiais%20de%20
Engenharia.pdf>. Acesso em: 8 mar. 2013.
A maioria dos plásticos, tecnicamente também chamados de plastômeros ou polímeros 
plásticos, são altos polímeros orgânicos e podem ser definidos como segue: 
Plásticos é um amplo grupo de materiais sólidos, compostos eminentemente 
orgânicos, usualmente tendo por base resinas sintéticas ou polímeros naturais 
modificados e que possuem, em geral, apreciável resistência mecânica. Em 
determinado estágio de sua operação ou manufatura, a maioria dos plásticos 
pode ser fundida, moldada ou polimerizada diretamente na forma final. Alguns 
plásticos são semelhantes à borracha, enquanto que algumas formas de bor-
rachas quimicamente modificadas são consideradas plásticos. (RESENDE, 
1992, p. 229).
As matérias-primas básicas para obtenção da maioria dos materiais plásticos são de 
origem natural ou sintética, com destaque para o petróleo e o gás natural como principais fontes. 
Os produtos derivados de cada tipo de matéria-prima de plásticos são apresentadas a seguir.
QUADRO 11 – MATÉRIAS PRIMAS DE PLÁSTICOS
PRODUTO MATERIA-PRIMA ORIGEM
Acetato de celulose, nitrato de celulose Celulose Natural
Galalite Caseína Natural
Náilon Óleo de rícino Natural
Uréia-formaldeido Amônia e uréia Natural
Policrolato de vinila (PVC) Poliacrilovinila Propeno Sintético
Polietileno Etileno Sintético
Náilon Benzeno Sintético
Poliestireno Etileno+benzeno Sintético
FONTE: SENAIPR (2007, p. 18)
UNIDADE 1TÓPICO 378
Os materiais poliméricos são geralmente leves, pesando, a maioria, menos que o 
magnésio. A densidade média dos plásticos é da ordem de 1,4, excetuando as esponjas. Os 
polímeros são bons isolantes térmicos, elétricos e apresentam boa resistência à corrosão e 
baixa resistência ao calor. Além disso, podemos apresentar outras características dos plásticos, 
tais como: baixo ponto de fusão, facilidade de conformação, boa resistência às soluções salinas 
e ácidas, boa aparência, baixo coeficiente de atrito.
Um polímero pode ser definido como sendo um material composto por unidades 
relativamente simples, repetidas vezes. Por exemplo:
CH2 = CH3 – CH – CH2 (borracha natural)
A polimerização é um processo químico que resulta na formação de um novo composto, 
cujo peso molecular é um múltiplo daquele da substância original. Assim, sob condições 
adequadas de pressão, de temperatura e de catalisadores, certo número de moléculas de 
um plástico com ligações não saturadas (todas as ligações dos átomos de carbono não estão 
satisfeitas) podem se juntar um uma molécula longa, como ilustrado a seguir.
Os polímeros podem ser classificados em três grandes grupos:
• termoplásticos. Podem ser repetidamente conformados mecanicamente desde que 
reaquecidos. Portanto, não só a conformação a quente de componentes é possível, mas 
também a reutilização de restos de produção, que podem ser reintroduzidos no processo 
de fabricação (reciclagem). Muitos termoplásticos são parcialmente cristalinos e alguns são 
totalmente amorfos. Exemplos típicos de termoplásticos são: polietileno, policloreto de vinila 
(PVC), polipropileno e poliestireno.
• termorrígidos. São conformáveis plasticamente apenas em um estágio intermediário de sua 
fabricação. O produto final é duro e não amolece mais com o aumento da temperatura. Uma 
conformação plástica posterior não é portanto possível. Não são atualmente recicláveis. Os 
termorrígidos são completamente amorfos, isto é, não apresentam estrutura cristalina. Exemplos 
típicos de termorrígidos são: baquelite, resinas epoxídicas, poliésteres e poliuretanos.
• elastômeros (borrachas). São também materiais conformáveis plasticamente, que se alongam 
elasticamente de maneira acentuada até a temperatura de decomposição e mantém estas 
características em baixas temperaturas. Os elastômeros são estruturalmente similares aos 
termoplásticos, isto é, eles são parcialmente cristalinos. Exemplos típicos de elastômeros são: 
borracha natural, neopreno, borracha de estireno, borracha de butila e borracha de nitrila.
FONTE: Disponível em: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA0LsAF/polimeros-plasticos>. Acesso 
em: 8 mar. 2013.
UNIDADE 1 TÓPICO 3 79
3.2.1.1 Outros Constituintes das Peças de Plástico
A resina plástica, na maioria das vezes, é misturada com outras substâncias, a fim de 
fazer o produto final. Os constituintes adicionados são chamados carga, pigmentos ou anilinas, 
plastificantes e lubrificantes.
Os materiais de carga são adicionados à maioria dos plásticos termo-fixos e alguns 
termo-plásticos. O seu objetivo pode ser adicionar volume ou dar resistência ao calor ou à 
eletricidade. Podem representar até 80% do volume total da peça. Alguns materiais de carga 
são: carbonato de cálcio, serragem, tecido macerado e fibras diversas etc.
Normalmente, nem as resinas, nem os materiais de carga têm cores atraentes por eles 
próprios. Pigmentos são adicionados para dar cor devido a sua presença; anilinas para colorir 
as resinas ou materiais de carga.
Um plastificante sólido ou líquido é destinado a tornar o produto mais flexível. Pode 
auxiliar o escoamento do material no molde.
Um lubrificante ou agente de desmoldagem facilita a remoção de peças nos moldes. 
Ele pode ser cera, ácido graxo ou sabão metálico.
Um plástico pode estar em uma ou mais das três formas no estágio de matéria-prima. 
Em primeiro lugar são os pós, flocos ou grânulos para moldagem de peças plásticas. Em 
segundo lugar, são líquidos para peças fundidas, laminados impregnados, adesivos e compostosmistos de moldagem. Em terceiro, estão os filamentos, filmes, chapas, barras e tubos para 
serem manufaturados em artigos acabados, tais como tecendo tecidos, cortando e soldando 
em envoltórios, ou usinando.
3.2.3 Materiais Cerâmicos
Os cerâmicos são materiais inorgânicos constituídos por elementos metálicos e não-
metálicos interligados. Os principais tipos são: óxidos, nitretos e carbonetos. A esse grupo de 
materiais também pertencem os argilo-minerais, o cimento e os vidros. Do ponto de vista de 
ligações químicas, eles podem ser desde predominantemente iônicos até predominantemente 
covalentes. 
Estes materiais apresentam a vantagem de possuírem alta dureza e grande resistência 
UNIDADE 1TÓPICO 380
mecânica a altas temperaturas, mas tendem a ser frágeis (por vezes o material excessivamente 
duro é frágil na quebra, como o vidro). “As propriedades dos materiais cerâmicos variam muito 
– em razão das diferenças de ligação química -, as temperaturas de fusão são altas e são 
bons isolantes térmicos e elétricos, propriedades estas que os tornam adequados para várias 
aplicações na indústria” (FILHO, 2007, p. 319).
Em termos obtenção de matérias primas, processamento e características podemos 
agrupar os cerâmicos em três classes, a partir das considerações de Padilha (1997):
QUADRO 12 – CLASSES DOS CERÂMICOS
Cerâmica Tradicional: obtidas a partir de matérias primas naturais, com pouco ou nenhum 
beneficiamento, tais como argilo-minerais e areia. A cerâmica vermelha (telhas, tijolos e manilhas) 
e a cerâmica branca (azulejos, sanitários e porcelanas) são constituídos principalmente de silicatos 
hidratados de alumínio, tais como caulinita, haloisita, pirofilita e mont-morilonita. O óxido de ferro é que 
confere a cor avermelhada de muitos produtos cerâmicos.
Cerâmica Avançada ou Fina: obtidas a partir de matéria-prima sintética ou com elevado grau de 
beneficiamento: óxidos, nitretos, carbonetos e boretos com alta pureza; têm composição definida e 
o tamanho, a forma e a distribuição das partículas são controlados. Exemplos destas cerâmicas são 
encontradas em próteses, filtros cerâmicos, rotores, palhetas para turbina, catalisadores, sensores e 
ferramentas de corte.
Vidros: os tradicionais são misturas de óxidos. Os clássicos vidros de “Murano” (ilha de Veneza) 
eram basicamente misturas de sílica, cal e soda. Pequenas adições de íons de cobalto, cromo, cobre, 
manganês e ferro causam grandes mudanças de cor. Os vidros ópticos são desenvolvidos com alta 
pureza para aplicações em lentes modernas e em instrumentos óticos. Outros desenvolvimentos recentes 
na indústria do vidro incluem a utilização de materiais reforçados com fibras de vidro e com as fibras 
ópticas usadas na transmissão de informações. A grande maioria (99%) da produção atual, em peso, de 
vidro pertence aos três tipos: SiO2(sílica) – Na2O(soda) – CaO(cal); PbO – SiO2 e B2O3 – SiO2 – Na2O – 
CaO. No século XX houve o desenvolvimento do vidro à base de boro. Os vidros inorgânicos apresentam 
ausência de ordem de longo alcance (são amorfos), têm propriedades isotrópicas, são transparentes 
à luz visível, podem ser formulados para absorver ou transmitir determinados comprimentos de onda, 
são isolantes térmicos e elétricos e amolecem antes de fundir, permitindo a conformação por sopro de 
formas intrincadas. Os “vidros metálicos”, ligas metálicas amorfas, são estruturalmente similares aos 
vidros orgânicos, mas apresentam propriedades impostas pela ligação metálica
FONTE: Adaptado de Padilha (2007)
3.2.4 Materiais Compósitos
Os materiais compostos são materiais projetados de modo a conjugar características 
desejáveis, tais como resistência mecânica e flexibilidade, de dois ou mais materiais, geralmente 
obtidas pela combinação de uma matriz com um ou mais reforços.
UNIDADE 1 TÓPICO 3 81
A nomenclatura dos materiais denominados compósitos, com termo de origem 
“composite materials”, tem as seguintes versões traduzidas: materiais compostos ou materiais 
conjugados. Na nossa língua o termo original em inglês sofreu o aportuguesamento para 
Materiais Compósitos.
Comumente o termo compósito é encontrado nos dicionários como sinônimo de 
composto, mesclado, heterogêneo.
Callister (2002, p. 375) comenta sobre os materiais compósitos e sua obtenção:
um dos materiais mais avançados e promissores em engenharia são os 
compósitos feitos a partir de uma matriz de carbono reforçado com fibras de 
carbono. Esse material é denominado de compósito carbono-carbono termo-
estruturado, sendo aplicado em componentes avançados como motores de 
foguetes, materiais de atrito em aeronaves e automóveis de alto desempenho, 
de estampagem a quente, bem como componentes para motores de turbina 
avançados e como escudos térmicos em veículos espaciais de reentrada 
na atmosfera. O material é produzido por meio da conformação de um padrão 
bi ou tridimensional de fibras contínuas de carbono impregnadas por resina 
polimérica líquida do tipo fenólica e pirolisada, isto é, convertida em carbono 
através do aquecimento em atmosfera inerte.
Atualmente apresenta-se a definição usual de materiais compósitos como materiais 
obtidos pela mistura ou combinação racional de dois ou mais materiais macroconstituintes 
(reforço e matriz), diferindo em composição química e/ou em formato, e, que sejam 
essencialmente insolúveis entre si. São características ainda desses materiais: 
• presença de reforços fibrosos e matriz polimérica; 
• cada material constituinte contribui com suas propriedades; 
• resistência à tração é dominada pela fibra; e
• resistência à compressão e resistência ao cisalhamento são dominadas pela resina.
“A matriz pode ser polimérica, metálica ou cerâmica. O mesmo vale para o reforço, 
que pode estar na forma de dispersão de partículas, fibras, bastonetes, lâminas ou plaquetas” 
(PADILHA, 1997, p. 21).
Exemplos de desta classe de materiais incluem:
• Fiberglass (fibras de vidro/matriz polimérica).
• Compósito natural: madeira.
• Compósito agregado: concreto.
Nos compósitos carbono-carbono termoestruturados algumas relações entre propriedade 
e estrutura podem ser evidenciadas, tais como o fato da redução de ligações do tipo de van der 
Waals promover propriedades mecânicas superiores às dos compósitos de fibra de carbono 
UNIDADE 1TÓPICO 382
e resina e ainda a característica da cadeia molecular resultante do tratamento térmico em alta 
temperatura promover a formação de grandes cadeias carbônicas.
Com relação aos compósitos avançados destacamos que estes apresentam:
 
• propriedades são superiores aos compósitos comuns;
• normalmente Vf > 50% e Ef > 200 MPa;
• são compósitos de fibras contínuas; e 
• tem maior custo que os compósitos comuns.
O compósito de aplicação estrutural (vide figura 20) é um material essencialmente 
“engenhado” pelo Homem. 
As vantagens dos compósitos incluem:
- Flexibilidade de Fabricação
• estruturas grandes e complexas podem ser fabricadas em uma única peça, reduzindo custos 
com ferramental e eliminando a necessidade de reforçadores, junções, prendedores e rebites;
• a orientação das camadas pode ser variada para combinar carregamentos de cargas axiais 
e de cisalhamento;
• sequência de empilhamento de camadas permite variações em detalhes de projeto;
• bom acabamento superficial é obtido; e
• vários e diferentes métodos de fabricação estão disponíveis.
- Eficiência
• elevadas propriedades especificas; e
• economia de material
- Propriedades Térmicas
• baixa condutividade térmica; e 
• desprezível dilatação térmica, que é um fator chave no controle dimensional.
- Fadiga
• certos compósitos, particularmente com reforços de carbono, apresentam melhor 
comportamento em fadiga do que o material convencional isotrópico.
- redução de Peso
UNIDADE 1 TÓPICO 3 83
FIGURA19 – COMPÓSITO ESTRUTURAL
FONTE: Cândido (2003, p. 9)
Por outro lado, estes materiais apresentam como desvantagens:
• maior custo da matéria-prima;
• materiais “prepreg” devem ser armazenados em freezer;
• fabricação pode utilizar equipamentos de custo elevado; 
• dependente de criterioso processo de fabricação;
• usinagem é limitada;
• sensível a danos por impacto;
• absorção de umidade pode causar danos na interface 
 fibra/matriz; 
• reparos estruturais requerem temperatura alta e vácuo;
• treinamento especial é exigido para fabricação e reparos; e
• cuidados devem ser tomado com a saúde e segurança.
As aplicações típicas dos materiais compósitos estão ilustradas na figura a seguir.
FIGURA 20 – APLICAÇÕES TÍPICAS DE MATERIAIS COMPÓSITOS
FONTE: Cândido (2003, p. 13)
UNIDADE 1TÓPICO 384
3.2.5 Sistemas De Matrizes
As matrizes que compõem o material compósito atuam no sentido de agregar as 
fibras e dar forma às peças, proteger as fibras da abrasão mecânica, ambientes adversos e 
danos, transferirem a carga aplicada às fibras, servir como meio de transferência de carga às 
fibras descontínuas e/ou quebradas. Além disso, a resistência à compressão, a resistência ao 
cisalhamento interlaminar, a resistência ao cisalhamento no plano e a temperatura de serviço, 
são propriedades dominadas pela matriz.
Em função da composição polimérica nas matrizes e considerando a temperatura 
de transição vítrea (Tg), temperatura em que a mobilidade molecular aumenta, resultando 
em significativas mudanças no comportamento mecânico do compósito, ressalta-se que os 
compósitos devem ser operados abaixo da desta temperatura.
As matrizes poliméricas podem ser dos tipos termorrígida e termoplástica.
As características das matrizes do tipo termorrígidas são entre outras:
• durante a cura ocorrem mudanças químicas formando ligações cruzadas no final do processo;
• após a cura não permite nova moldagem ou fusão; e 
• difícil reciclagem.
• exemplos: epóxi, poliéster, fenólica, polimida etc.
 
As temperaturas de cura e de serviços para matrizes termorrígidas comuns estão 
representadas no quadro a seguir.
Na indústria aeroespacial o epóxi é, entre os materiais termorrígidos, um dos mais 
utilizados, apresentando entre outras características:
• boa resistência a efeitos ambientais;
• cura obtida por ligações cruzadas × polimerização;
• utilizada como resina líquida, pré-impregnado ou adesivo;
• quando queimada emite fumaça tóxica; e
• possui ampla taxa de formulação e propriedades. 
Quanto às matrizes termoplásticas, podemos resumidamente elencar suas principais 
características como segue:
• quando aquecidas ocorrem mudanças físicas passando de sólido a líquido;
• solidificam no resfriamento;
UNIDADE 1 TÓPICO 3 85
• permitem reaquecimento e nova moldagem;
• fundem a altas temperaturas; e 
• permitem reciclagem.
• exemplos: PEI, PEEK, PET, PC, nylon etc.
QUADRO 13 – TEMPERATURAS DE CURA E DE SERVIÇO PARA TERMORRÍGIDOS
MATRIZ TEMP. CURA (°C ) TEMP. SERVIÇO (°C)
Poliéster Amb. - 121 60 - 140
Ester vinil Amb. 49 - 149
Epóxi Amb. - 177 65 - 191
Fenólica 177 - 232 148 - 232
Bismaleimida (BMI) 232 - 288 204 - 316
Ester cianato 121 - 177 93 - 288
Polimida (PI) 316 - 399 260 – 371
FONTE: Cândido (2003, p. 17)
3.2.6 Reforços Fibrosos
As fibras utilizadas como reforços são o principal constituinte do compósito, ocupando 
a maior fração de volume de um laminado. Estes materiais podem ser dos tipos carbono, vidro, 
aramida, polietileno, boro, entre outros. As principais características dos reforços fibrosos são:
• garantir resistência ao carregamento;
• exercer maior influência sobre as propriedades mecânicas;
• estão disponíveis em vários diâmetros e comprimentos;
• são orientadas nas formas de pré-impregnado de fita e tecido, entrançado e manta.
Os tipos mais comuns de todos os reforços fibrosos são as fibras de vidro devido as suas 
características de baixo custo, alta resistência à tração, alta resistência a ataques químicos, 
excelentes propriedades de isolação. As fibras de vidro apresentam também baixo módulo de 
tração, relativamente baixa resistência à fadiga e alta dureza.
Dentre as fibras de vidro, o Vidro “E” e o Vidro “S-2” são caracterizados por:
- Vidro “E” 
• disponível desde 1940 é amplamente utilizada;
• ótima combinação de propriedades físicas e elétrica e boa resistência mecânica; e
• utilizado em aplicações estruturais onde se requer resistência a altas temperaturas.
UNIDADE 1TÓPICO 386
- Vidro “S-2” 
• melhor resistência à tração, compressão, flexão e módulo de flexão;
• também utilizada em aplicações de blindagem balística; e
• laminados de “S-2” tem melhor resistência ao impacto e tenacidade a alta temperatura. 
Por outro lado, as fibras de carbono são mais leves do que a fibra de vidro, apresentando 
as seguintes propriedades:
• disponíveis comercialmente em uma variedade de módulos de tração;
• resistências à tração e à compressão mais alta do que a fibra de vidro; 
• baixa resistência ao impacto;
• coeficiente de expansão térmica desprezível;
• tipos: 
 i - alto módulo; muito rígido, geralmente utilizada em estruturas aeroespaciais;
 II - alta resistência; utilizada para várias estruturas e componentes; e
 III - moderada resistência; utilizada para ferramental e freios.
A Aramida é uma fibra orgânica de cor amarela produzida pelo Dupont, sendo seus 
principais tipos a Kevlar 49 e a Kevlar 29.
O Kevlar 49, utilizado em estruturas aeronáuticas, apresenta fios de alto módulo, 
excelentes valores de resistência à tração, boa resistência a danos por impacto; resiste até 
(- 196 °C) sem fragilidade, decomposição ou perda de resistência; também não há mudanças 
nas características do material até 150 °C. Outras características do material incluem a boa 
estabilidade dimensional, a baixa resistência à compressão e ao cisalhamento e, difícil corte 
ou usinagem.
3.2.7 Interface Fibra/Matriz
A região de interface fibra/matriz, considerada como o “terceiro componente do 
compósito”, é responsável pela boa adesão fibra/matriz, sendo essencial para transferência 
de esforços de cisalhamento e para a garantia de boas propriedades fora do plano e também 
exerce influência na rigidez, tenacidade e comportamento de falha, principalmente em condições 
ambientais. 
UNIDADE 1 TÓPICO 3 87
FIGURA 21 – INTERFACE FIBRA/MATRIZ
FONTE: Cândido (2003, p. 27)
3.2.8 Outros Tipos de Materiais
Padilha (1997), acrescenta que além da classificação tradicional de materiais, 
baseada na estrutura, existem alguns grupos emergentes de materiais, tais como: materiais 
semicondutores, materiais supercondutores, polímeros condutores e silicones.
Entre os semicondutores podemos destacar alguns exemplos:
• Arseneto de gálio (AsGa):
 - retificadores (temperaturas elevadas);
 - lasers.
• Sulfeto de cádmio (CdS):
 - células solares.
• Óxido de zinco (ZnO):
 - televisão.
• Metais (Ge e Si).
UNIDADE 1TÓPICO 388
RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você viu que:
• Os materiais fazem parte da matéria do universo, são substâncias, cujas propriedades 
as tornam utilizáveis em estruturas, máquinas, dispositivos, equipamentos ou produtos 
consumíveis. Neste caso podem ser classificados em: metais, cerâmicos, supercondutores, 
dielétricos, plásticos, polímeros e vidros. 
• A classificação tradicional dos materiais é geralmente baseada na estrutura atômica e química. 
Temos, dessa forma, os materiais sólidos, classificados tradicionalmente em: (i) materiais 
metálicos (ferrosos e não ferrosos) e (ii) materiais não metálicos naturais e sintéticos.
• Os metais são substâncias químicas elementares, opacas, lustrosas, boas condutoras de 
calor, eletricidade e boa refletora de luz quando devidamente polidas.Os metais, sendo então, 
bons condutores de energia elétrica e térmica, também, para muitos deles, são resistentes 
mesmo em ambientes de altas temperaturas e outros podem ser dúcteis (maleáveis) à 
temperatura ambiente. Ex: ferro e aço fundido (ferrosos) e alumínio, cobre, zinco, estanho, 
níquel, entre outros (não ferrosos).
• No que concerne aos materiais não metálicos, podemos citar os polímeros, tais como os 
plásticos e borrachas que são exemplos de polímeros sintéticos, enquanto o couro, a seda, 
o chifre, o algodão, a lã, a madeira e a borracha natural são constituídos de macromoléculas 
orgânicas naturais. Os polímeros são baseados nos átomos de carbono, hidrogênio, 
nitrogênio, oxigênio, flúor e em outros elementos não metálicos. 
• Os cerâmicos são materiais inorgânicos constituídos por elementos metálicos e não-metálicos 
interligados. Os principais tipos são: óxidos, nitretos e carbonetos. A esse grupo de materiais 
também pertencem os argilo-minerais, o cimento e os vidros.
• Já os materiais compósitos (também conhecidos como materiais conjugados ou materiais 
compostos) são materiais projetados de modo a conjugar características desejáveis, tais 
como, resistência mecânica e flexibilidade, de dois ou mais materiais, geralmente obtidas 
pela combinação de uma matriz com um ou mais reforços. A matriz pode ser polimérica, 
metálica ou cerâmica. 
UNIDADE 1 TÓPICO 3 89
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1 Quais as características principais dos materiais metálicos ferrosos?
2 Escolha duas propriedades mecânicas referentes aos metais e discorra sobre elas. 
3 Quais são as funções de cada um dos elementos abaixo nos materiais compostos?
a) matriz polimérica
b) reforço fibroso
c) interface fibra/matriz
4 Em termos de obtenção de matérias primas, processamento e características quais 
são as classes de agrupamento dos materiais cerâmicos ?
UNIDADE 1TÓPICO 390
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Prezado(a) acadêmico(a), agora que chegamos ao final da 
Unidade 1, você deverá fazer a Avaliação referente a esta unidade.
UNIDADE 2
DESCRIÇÃO DE PROCESSOS INDUSTRIAIS
ObjETIvOS DE APRENDIzAgEM
Nessa unidade vamos:
	contextualizar os processos industriais no campo da engenharia 
de fabricação;
	entender os processos industriais de manufatura nos aspectos das 
operações básicas de separação, junção, mudança de propriedade, 
conformação, moldagem, recobrimento e também a classificação 
dos processos com remoção de material e sem remoção de material;
	verificar as características e finalidades dos processos metalúrgicos 
de fabricação denominados fundição, conformação por deformação 
plástica e soldagem;
	verificar as características e finalidades dos processos mecânicos 
de fabricação: usinagem, usinagem não convencional e metalurgia 
do pó;
	compreender a importância dos principais tipos de tratamentos 
térmicos e processos de revestimentos dos metais;
	adquirir algumas noções sobre o processamento de polímeros e 
a fabricação de materiais compósitos.
TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS 
INDUSTRIAIS
TÓPICO 2 – FUNDIÇÃO
TÓPICO 3 – PROCESSOS MECÂNICOS DE 
FABRICAÇÃO
TÓPICO 4 – TRATAMENTOS TÉRMICOS E 
TERMOQUÍMICOS DOS METAIS
PLANO DE ESTUDOS
Esta segunda unidade será dividida em quatro tópicos. No 
final de cada um deles, você encontrará atividades que contribuirão 
para sua reflexão e análise dos estudos já realizados.
INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS 
INDUSTRIAIS
1 INTRODUÇÃO
TÓPICO 1
Um produto industrial, seja ele um conjunto mecânico ou não, é fruto de uma série 
de transformações com a finalidade de modificar a estrutura ou a forma da matéria-prima 
empregada na sua produção, a fim de que possa cumprir determinadas funções. Assimilando 
uma fábrica a uma máquina complexa, compreende-se que um equipamento, um meio de 
transporte interno e outros recursos utilizados, serão como que engrenagens que devem 
funcionar no momento certo e de modo adequado ao previsto. Compreende-se, imediatamente, 
como não é absolutamente suficiente que uma máquina isolada funcione bem, é indispensável 
que a mesma seja eficiente.
O primeiro passo que se cumpre na indústria com este objetivo é o projeto do produto 
que deve estabelecer as características e a qualidade do produto. Entretanto, para que tenha 
boa aceitação pelo consumidor, um bom projeto de dimensionamento, com suas respectivas 
verificações de esforços, desgastes, vidas úteis etc., não é suficiente. Dentro do ciclo de 
produção desse produto, a fase de projeto e dimensionamento é apenas uma das muitas que 
deverão ser cumpridas até que o produto seja colocado no mercado.
O diagrama funcional mostrado a seguir, representa, com bastante aproximação, a 
organização da maioria das indústrias fabricantes de peças e máquinas, mostrando as inter-
relações entre os diversos setores que a compõem. 
UNIDADE 2
UNIDADE 2TÓPICO 194
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Na Unidade 1 deste Caderno de Estudos, os departamentos ou 
áreas funcionais de uma empresa e suas inter-relações foram 
ilustrados. Destacamos algumas áreas funcionais:
• marketing e departamento de vendas;
• finanças e contabilidade;
• sistema de manufatura;
• pessoal;
• pesquisa e desenvolvimento;
• engenharia do produto (projeto de produto);
• compras;
• planejamento e controle da produção (programação). 
FIGURA 22 – DIAGRAMA ESQUEMÁTICO DA ORGANIZAÇÃO DE UMA FÁBRICA
FONTE: Resende (1993, p. 2)
Observa-se que alguns setores ou departamentos desempenham papéis fundamentais. 
Vejamos:
• Marketing e vendas
UNIDADE 2 TÓPICO 1 95
Marketing é o órgão da indústria que sente as necessidades do consumidor, suas 
preferências e procura medir a aceitação de um produto e as condições de competição da 
empresa no mercado para subsidiar a decisão de se fabricar um produto ou não.
• Engenharia do produto ou projeto
A partir das informações de funcionamento, desempenho, vida útil etc., a Engenharia 
do Produto deve:
a) definir dimensões, tolerâncias, acabamentos superficiais, tratamento térmico ou químico, 
recobrimentos superficiais etc.;
b) testar os protótipos a fim de verificar sua funcionalidade e qualidade.
• Engenharia de fabricação
Este setor aglutina diversas atribuições, tais como:
a) processos de fabricação: definição da sequência tecnológica de operações para obtenção 
de uma peça ou produto;
b) projeto e dimensionamento de ferramental – dispositivo de fixação, dispositivos de medição, 
calibradores, ferramental de corte etc.;
c) estudo de tempos e métodos;
d) ferramentaria e afiação de ferramentas;
e) controle de estoque de ferramental.
A figura a seguir ilustra as atribuições da Engenharia de Fabricação.
• Planejamento e controle da produção
O PCP, utilizando informações recebidas de outras áreas, determina o que vai ser 
produzido, quanto vai ser produzido, como vai ser produzido, onde vai ser produzido, quem 
vai produzir e quando vai ser produzido, gerindo um sistema de informações, a fim de instruir 
a fábrica do que deve ser feito.
• Produção
A este departamento cabe a função de produzir as quantidades programadas dentro 
do prazo definido, dispondo de máquinas e mão de obra para este fim.
• Controle de qualidade
Este departamento, segundo uma filosofia mais tradicional, tem a função de cumprir 
as exigências dimensionais, metalúrgicas e especificações técnicas contidas no desenho. 
Este controle de qualidade que enfatiza a inspeção está mudando para outro desenvolvido no 
Japão em que:
1 – a qualidade deve ser incorporada a cada projeto e processo;
2 – a noção básica a ser considerada dentro do controle é a prevenção contra a reincidência;
3 – remover as causas básicas, e não os sintomas;
4 – a verdadeira essência do controle de qualidade (CQ) é a efetividade do controle e a garantia 
UNIDADE 2TÓPICO 196
da qualidadeno desenvolvimento de novos produtos.
Resende (1993¸ p. 5) define em resumo o controle da qualidade como “CQ é um 
sistema ou estrutura para produzir de forma econômica produtos ou serviços compatíveis 
com a exigência do usuário ou consumidor. Denomina-se, também, Controle Estatístico da 
Qualidade, pelo fato de incorporar também técnicas estatísticas” (JIS).
FIGURA 23 – ATRIBUIÇÕES DA ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO
FONTE: Resende (1993, p. 4)
As máquinas se compõem de muitas peças, como se pode ver no exemplo de um 
simples redutor de rotação mostrado na figura a seguir.
UNIDADE 2 TÓPICO 1 97
FIGURA 24 – UM REDUTOR E SEUS COMPONENTES
 a) pino encabeçado; b) pino; c) eixo excêntrico; d) cabo; e) elo; f) terminal; g) luva; h) 
tampa; i) suporte; j) base; k) suporte; l) engrenagem; n) eixo; o) eixo pinhão.
 FONTE: Resende (1993, p. 5)
Estas peças obtêm suas formas finais mediante a aplicação de um ou mais processos; 
por exemplo, a carcaça do redutor passa por um processo de pré-formação (fundição) e a 
seguir, por vários processos de usinagem (fresamento, furação, mandrilamento etc.).
Os principais processos tecnológicos para a produção de peças brutas ou acabadas 
podem ser divididos em dois grupos:
1 – Processos com remoção de material.
2 – Processos sem remoção de material, como ilustrado na figura a seguir.
UNIDADE 2TÓPICO 198
FIGURA 25 – AS DUAS CATEGORIAS DE FABRICAÇÃO
FONTE: Resende (1993, p. 7)
Podemos agrupar os processos com remoção de material em duas modalidades:
a) Processos mecânicos de usinagem, onde se incluem: torneamento, furação e correlatos, 
alargamento, mandrilamento, fresamento, serramento, brochamento, aplainamento, 
roscamento, denteamento, retificação, brunimento e outros.
b) Processos não convencionais de usinagem, onde se incluem: usinagem por descarga 
elétrica (eletroerosão), feixe de elétrons, laser, arco plasmático, jato abrasivo, usinagem 
eletroquímica, fresamento químico e outros.
A classificação para o caso de processos sem remoção de material apresenta as 
seguintes modalidades:
a) Fundição.
b) Metalurgia do pó.
c) Processos de conformação mecânica: laminação, estiramento a frio, extrusão de metais, 
forjamento, estampagem e outros.
UNIDADE 2 TÓPICO 1 99
d) Soldagem.
e) Moldagem de plásticos.
A conformação mecânica é uma das disciplinas que fazem parte dos processos de 
fabricação. Pode ser complementar ou um processo alternativo de outras disciplinas como: 
moldagem, junção, separação, recobrimento e modificação de propriedades. O quadro a seguir 
ilustra os processos de fabricação com alguns exemplos inerentes a cada grupo.
QUADRO 14 – EXEMPLOS DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
Moldagem Conformação Junção Separação Recobrimento
Mudanças de 
Propriedade
Fundição Forjamento Soldagem Corte Galvanização Têmpera
Galvanoplastia Embutimento Rebitagem Usinagem Pintura Recozimento
Compressão 
e pó
Laminação Colagem Eletroerosão
Revestimento 
com solda
Nitretação
Trefilação Costura Desoxidação Cementação
Dobramento Lavagem Magnetização
Jateamento
FONTE: Adaptado de Schaeffer (1995, p. 2)
UNIDADE 2TÓPICO 1100
RESUMO DO TÓPICO 1
Neste tópico, você viu que:
• Na organização de uma indústria fabricante de peças e máquinas, as principais áreas 
funcionais são: marketing e vendas, engenharia de produto ou projeto, engenharia de 
fabricação, planejamento e controle da produção, a produção e controle de qualidade.
• Os principais processos tecnológicos para a produção de peças brutas ou acabadas podem 
ser divididos em dois grupos:
1 – Processos com remoção de material.
2 – Processos sem remoção de material.
• Os processos com remoção de material são agrupados em duas modalidades:
a) Processos mecânicos de usinagem, onde se incluem: torneamento, furação e correlatos, 
alargamento, mandrilamento, fresamento, serramento, brochamento, aplainamento, 
roscamento, denteamento, retificação, brunimento e outros.
b) Processos não convencionais de usinagem, onde se incluem: usinagem por descarga elétrica 
(eletroerosão), feixe de elétrons, laser, arco plasmático, jato abrasivo, usinagem eletroquímica, 
fresamento químico e outros.
• A classificação para o caso de processos sem remoção de material apresenta as seguintes 
modalidades:
a) Fundição.
b) Metalurgia do pó.
c) Processos de conformação mecânica: laminação, estiramento a frio, extrusão de metais, 
forjamento, estampagem e outros.
d) Soldagem.
e) Moldagem de plásticos.
• Outra classificação possível para os processos de fabricação agrupa-os em termos das 
operações básicas elementares de moldagem, conformação, junção, separação, recobrimento 
e mudanças de propriedade. 
UNIDADE 2 TÓPICO 1 101
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1 Apresente três ou mais exemplos de processos de fabricação classificados nos 
seguintes grupos:
a) Separação:
b) Junção:
c) Mudança de propriedade:
d) Conformação:
e) Moldagem:
f) Recobrimento:
2 Quais são as funções das áreas funcionais de engenharia de produto, engenharia de 
fabricação e o setor de planejamento e controle da produção na organização de uma 
indústria fabricante de peças e máquinas?
UNIDADE 2TÓPICO 1102
FUNDIÇÃO
1 INTRODUÇÃO
TÓPICO 2
A fundição é um dos processos mais antigos de produção de peças, remontando há 
2.000 anos a.C. e o processo usado, então, era pouco diferente do que se usa hoje em dia. 
Muitos desenvolvimentos nesse campo se deram ao longo do tempo, mas, principalmente, 
nos últimos sessenta anos com o objetivo de atender às altas demandas, bom acabamento 
superficial, pequenas tolerâncias dimensionais e propriedades melhoradas dos metais.
Iniciemos nossa discussão sobre a de fundição apresentando algumas definições sobre 
o processo: “Fundição é o método de dar forma aos metais no estado líquido, introduzindo-os 
em um molde com a forma desejada e, aí, deixando-os solidificar, a fim de obter uma utilidade” 
(PEREIRA, 1991a, p. 1); “a conformação de peças por meio de vazamento de um metal em 
estado líquido em recipientes apropriados chamados moldes” (FRANCO, 1990, p. 1.01) e ainda:
Os processos de fundição consistem em fabricar moldes, preparar e fundir 
metais, vazar metal dentro do molde, limpar as peças fundidas e recuperar a 
areia para reutilização. O produto da fundição é uma peça fundida que pode 
ter um peso desde algumas gramas até várias centenas de toneladas; pode, 
também, variar em composição conforme a possibilidade de fundir os metais 
e suas ligas. (RESENDE, 1992, p. 1).
Sendo até hoje um dos processos mais importantes e básicos, genericamente a fundição 
é o mais econômico dos processos de fabricação, pois é direto. Além disso, este processo de 
fabricação tem altas possibilidades de automatização, apresentando ainda outras vantagens, 
tais como:
• Produção de formas complicadas de qualquer tamanho. Assim, por exemplo, podemos citar 
os motores de explosão com seus canais para passagem de fluidos, e que só podem ser 
obtidos por fusão.
• Produção de peças de espessuras pequenas.
UNIDADE 2
UNIDADE 2TÓPICO 2104
• Custo de instalação, em geral, é bem menor que as para obtenção por outro processo – 
conformação e forjamento – assim como os modelos são menos custosos e de mais simples 
modificação, se for o caso.
• Produção de qualquer material em estado de fusão, como ferro, aço, alumínio, magnésio, 
latão, bronze, ligas de alumínio e zinco etc. 
• De todos os materiais, o ferro se sobressai como o mais adequado para fundir devido a sua 
boa fluidez, baixa contração, resistência, rigidez e facilidade de controle, sendo por isso um 
dos metais mais utilizados para produção de peças fundidas.
Na maioria dos casos, a fundição é o processo inicial, visto que permite a obtenção de 
peças com formas praticamente definitivas epossibilita a fabricação dos chamados lingotes, os 
quais podem ser posteriormente submetidos à conformação mecânica (laminação e forjamento, 
por exemplo) e transformados em suas formas finais (chapas, barras, perfis etc). 
Deve-se cuidar com alguns fenômenos que podem ocorrer durante a solidificação 
do metal líquido no interior dos moldes, tais como a cristalização, a contração do volume, a 
concentração de impurezas e o desprendimento de gases. 
FONTE: Disponível em: < http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/459-fundicao>. Acesso em: 
16 mar. 2013.
Os aços fundidos, por exemplo, podem apresentar elevadas tensões residuais, 
microporosidade, zonamento e variações no tamanho dos grãos. Tais fatores resultam em menor 
resistência e ductilidade, quando comparados aos aços obtidos por conformação a quente.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3676-processos-de-
fundicao>. Acesso em: 16 mar. 2013.
Para determinadas ligas, como por exemplo, o ferro fundido, a fundição é o único 
processo para conformação.
FIGURA 26 – FUNDIÇÃO
FONTE: Franco (1990, p. 101)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 105
Desenvolveram-se várias modalidades de processos de fundição. Sem exceções, em 
todos se encontram os mesmos problemas e princípios básicos e envolvem alguns fatores 
fundamentais que, na descrição de Resende (1992), são:
a) Deve-se fabricar um molde com uma cavidade que deve ter a forma e as dimensões 
desejadas com as tolerâncias adequadas para a contração do metal quando solidificar. A 
cavidade deve ter a forma desejada em todas as suas complexidades e o material do molde 
deve poder reproduzir os detalhes necessários, precisando ser suficientemente refratário 
para que o material fundido introduzido não o afete demasiadamente.
b) Deve-se ter uma forma adequada de fazer a fusão do metal a ser vazado no molde. Este 
equipamento de fundição deve propiciar temperatura adequada e proporcionar um metal de 
qualidade aceitável e a baixo custo.
c) Deve-se ter um método adequado de introduzir o metal no molde (vazamento) e assegurar 
o escape de ar e de todos os gases contidos na cavidade do molde antes de enchê-lo, bem 
como de todos os gases que se originam pela ação do metal quando age sobre o material 
do molde. Estas condições devem ser satisfeitas para que o metal fundido encha todos os 
detalhes da cavidade, proporcionando uma peça fundida sadia, densa e livre de falhas, tais 
como as originadas devido à existência de bolhas de ar.
d) Deve-se prever a contração que advém, na maioria dos metais, durante a solidificação e 
esfriamento. Não só a cavidade deve ser um pouco maior que a peça a obter, mas também 
não deve haver muito impedimento à contração na solidificação; caso contrário, a peça 
fundida poderá sofrer trincas, pois estará sob tensão num estado de baixa resistência.
e) Deve-se poder desmoldar a peça. Não existem dificuldades quando o molde é feito de 
materiais que podem ser destruídos depois do vazamento, como a areia. Esse é um problema 
que pode ocorrer em certos processos que utilizam moldes permanentes que têm que ser 
abertos para extração da peça sem danificar o molde e o fundido.
f) Depois da desmoldagem da peça fundida, devem ser feitas algumas operações de 
acabamento (limpeza e rebarbação) para eliminar certas partes que sobressaem da peça 
como resultado da introdução do metal na cavidade.
De acordo com os fatores fundamentais expostos acima, as instalações típicas de uma 
fundição contariam, então com áreas ou setores tais como de moldagem, fusão, vazamento, 
desmoldagem, limpeza e rebarbação e expedição de forma a propiciar um fluxo de material 
sempre em frente.
1.2 SIDERURGIA
Antes de comentarmos essencialmente o processo de fundição na próxima seção, 
iniciemos a discussão com as fundições dos produtos siderúrgicos comuns, principalmente o 
aço e o ferro fundido. 
UNIDADE 2TÓPICO 2106
Nas fundições além de peças de formatos definitivos são também obtidos os lingotes 
que posteriormente sofrerão trabalho mecânico ou serão refundidos. Estas fundições tomam a 
designação de aciarias, quando produzem aço; siderúrgicas, quando se dedicam à produção 
de aço ou gusa; usinas, quando preparam outros metais.
O ferro não se encontra na superfície da terra no estado livre, isto é, no estado puro, 
sem formar qualquer combinação.
Assim, para sua obtenção, é necessário transformar os minerais em produtos diretamente 
utilizáveis para construção mecânica.
Essa transformação mecânica realiza-se em fases distintas. Embora existam 
procedimentos para se obter o ferro e o aço diretamente partindo dos minerais, o processo 
mais utilizado hoje consiste na obtenção, em primeiro lugar, do ferro vazado nos altos fornos.
Depois do beneficiamento, o minério de ferro vai para o alto-forno para se transformar 
em erro-gusa que é a matéria-prima para fabricação do aço e do ferro fundido, juntamente com 
os fundentes, os desoxidantes, os desfosforizantes e os combustíveis.
Posteriormente é transformado, grande parte em aço, o que se consegue através da 
eliminação do excesso de carbono, silício, fósforo e enxofre.
O fundente é o material que ajuda o minério de ferro a se fundir (calcário).
Os desoxidantes e desfosforizantes são materiais utilizados para eliminar as impurezas 
que os minérios contêm.
Por exemplo, o minério de manganês ajuda a diminuir os efeitos nocivos do enxofre 
que é uma impureza que torna o aço frágil. Esse minério é também um desoxidante, isto é, 
elimina o oxigênio que contamina o aço.
Os combustíveis são muito importantes na fabricação do ferro gusa, pois precisam ter 
um alto poder calorífico para a geração de muito calor e também não podem contaminar o 
metal obtido.
Existem dois tipos de combustíveis utilizados no processo de siderurgia:
• Carvão vegetal: é considerado um combustível de alta qualidade, participa cerca de 40% 
da produção total de ferro fundido, tendo como desvantagens o prejuízo ao meio ambiente 
e baixa resistência mecânica, de extrema importância no alto-forno, pois o combustível fica 
embaixo da carga e tem que aguentar todo o seu peso.
• Carvão mineral: produz o coque, que deve apresentar um elevado teor calorífico e alto teor 
UNIDADE 2 TÓPICO 2 107
de carbono, além de apresentar grande resistência ao esmagamento para resistir ao peso 
da coluna de carga.
FONTE: Disponível em: <https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/3/33/Aula_03.pdf>. Acesso em: 16 
mar. 2013. 
Na figura a seguir temos a representação esquemática de um alto-forno.
FIGURA 27 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMATICA DE UM ALTO-FORNO
FONTE: UOL (2012, p. 1)
O ferro obtido diretamente do alto-forno é o ferro-gusa, impuro com alto teor de carbono, 
já comentado anteriormente. Se deixado solidificar em moldes (ou primitivamente em leitos de 
areia) forma os pães de gusa que são refundidos em fornos menores, chamados de cubilô, com 
cerca de 6 metros de altura, onde sofre nova fundição, refinando-se mais. Ao sair do forno, o 
ferro ainda contém impurezas como fósforo (P) e enxofre (S). E um ferro de segunda fusão é 
utilizado para a fabricação de peças fundidas.
UNIDADE 2TÓPICO 2108
FIGURA 28 – FORNO CUBILÔ
FONTE: Franco (1990, p. 105)
O aço envolve uma produção mais elaborada do que a do ferro fundido. Dependendo do 
tipo de liga e qualidade do material a ser obtido pode ser produzido em conversores (Bessemer, 
Siemens-Martin) ou forno elétricos. Na figura a seguir temos uma representação esquemática 
em diagrama sobre a fabricação do aço.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 109
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UNIDADE 2TÓPICO 2110
1.3 MÉTODOS DE FUNDIÇÃO
O processo de fundiçãopode ser classificado de acordo com o tipo e o modelo de molde 
e/ou pela força (ou pressão) exercida para preencher o molde com o metal líquido. Em muitos 
casos, as peças são usinadas antes de estarem em condições de utilização. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/459-fundicao>. Acesso em: 16 
mar. 2013.
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A base de todos os processos de fundição consiste em alimentar o 
metal líquido na cavidade de um molde com o formato requerido, 
seguindo-se um esfriamento, a fim de se produzir um objeto sólido. 
Os vários processos diferem-se, principalmente, na maneira de 
formar o molde. 
FONTE: Disponível em: <ftp://ftp.fem.unicamp.br/pub/em335c/apostila.
pdf>. Acesso em: 16 mar. 2013.
Em alguns casos fabrica-se um molde para cada peça a ser fundida e em outros se 
usam moldes permanentes, repetidas vezes, para uma sucessão de vazamentos, removendo-
se o fundido após cada vez que se vaza o metal no molde sem danificá-lo.
Os métodos empregados para a obtenção das peças em fundição podem ser 
classificados, de acordo com Pereira (1991), em: fundição por gravidade, fundição sob pressão 
e, fundição centrífuga. Estes métodos de fundição se desdobram em vários processos de 
moldagem, que, na classificação de Resende (1992), podem ser:
1. Moldagem em areia.
2. Moldagem em casca (shell molding).
3. Moldagem em cera perdida.
4. Moldagem em gesso.
5. Moldagem em cerâmica.
6. Fundição em molde cheio.
7. Fundição em molde permanente.
8. Fundição em molde permanente misto (coquilha).
9. Fundição sob pressão.
10. Fundição centrífuga.
11. Fundição contínua.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 111
A fundição por gravidade consiste em vazar o metal líquido através de um canal em 
molde previamente preparado, que é enchido, deixando-se então solidificar. A principal força 
que atua aqui, para encher o molde é a pressão metalostática do metal líquido. Existe uma 
força devida a altura com que é vazado o metal dentro do molde.
Os moldes podem ser metálicos (coquilhas) ou de material refratário.
Na fundição sob pressão, o metal no estado líquido é injetado no interior do molde por 
meio de uma pressão exercida na superfície livre do metal, dentro do recipiente onde está contido.
FIGURA 30 – FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
FONTE: Pereira (1991b, p. 1)
Com este processo obtêm-se peças com ótimo acabamento superficial e dimensões 
muito bem controladas, pois os moldes são metálicos (matrizes ou estampos). É o processo 
de fundição mais rápido que se conhece e apresenta as seguintes vantagens:
1) Obtenção de peças de paredes finas, o que nem sempre é possível por meio de outros 
processos, com exceção da metalurgia do pó, e cera perdida.
2) As dimensões das peças são mantidas dentro dos limites de tolerância muito estreitas.
3) As peças saem dos moldes praticamente acabadas. Poucas, em geral, são as operações 
de acabamento.
4) Melhores propriedades mecânicas.
Porém, devido ao alto custo das matrizes, este processo só pode ser empregado, 
UNIDADE 2TÓPICO 2112
quando se trata de produção em grande escala; há também restrição quanto ao metal a ser 
fundido. Hoje em dia, só são empregados para esse fim o alumínio, o zinco, o magnésio, o 
cobre o chumbo e as suas ligas e, o ferro fundido, mais raramente.
Na fundição centrífuga é a força centrífuga utilizada para forçar o metal e tomar a 
forma do molde.
É um processo utilizado, em geral, para fundir peças simétricas: tubos, rodas etc., mas 
pode ser e é empregado para fundir pequenas peças que são ligadas por canais radiais a um 
canal central.
FIGURA 31 – FUNDIÇÃO CENTRÍFUGA
FONTE: Pereira (1991b, p. 2)
Os dentistas empregam muitas vezes este processo para fundir as incrustações.
O molde, neste processo de fundição, é feito girar em torno de um eixo e o metal 
líquido é forçado pela força centrífuga a penetrar ou ir de encontro às paredes do molde, aí 
se solidificando.
FIGURA 32 – GIRO DE MOLDE EM FUNDIÇÃO CENTRÍFUGA
FONTE: Pereira (1991b, p. 2)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 113
Este processo permite obter peças com maior densidade e melhores propriedades 
mecânicas que as obtidas pelo processo de fundição por gravidade, em moldes temporários. 
O processo mais largamente utilizado hoje é este último. 
Os moldes temporários são constituídos de uma substância que é denominada areia 
de fundição ou terra de fundição.
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A fundição contínua consiste em fundir e conformar o metal numa 
única operação, eliminando tempos intermediários de resfriamento 
em moldes, garantindo controle e constância de propriedades 
físicas e geométricas de cada produto.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_
didatico/3839-introducao-fundamentos>. Acesso em: 18 mar. 
2013.
2 CONFORMAÇÃO POR DEFORMAÇÃO PLÁSTICA
A importância dos metais na tecnologia moderna deve-se em grande parte à facilidade 
com que podem ser conformados em formas úteis, tais como tubos, barras e chapas finas. 
Estas formas úteis podem se obtidas de duas maneiras:
1. Por processos de deformação plástica: massa e volume são conservados. 
 Exemplos: laminação, extrusão, trefilação etc.
2. Por processos de remoção metálica ou usinagem: retirada de material. 
 Exemplos: torneamento, fresamento.
FONTE: Disponível em: <http://www.dem.feis.unesp.br/maprotec/educ/cpm/cpm_9.pdf>. Acesso em: 
18 mar. 2013.
O principal objetivo da conformação mecânica é a alteração (plástica) da forma dos 
materiais com adicional obtenção e controle de propriedades físicas e mecânicas.
De acordo com Schaeffer (1995), de todos os processos de fabricação, a conformação 
mecânica tem um papel de grande importância, porque é a forma de produzir peças com 
excelentes propriedades mecânicas com uma perda mínima de material. Parte-se de uma 
geometria relativamente simples, que após uma ou mais operações é transformada em uma 
peça de conformação mecânica.
UNIDADE 2TÓPICO 2114
Uma classificação geral para a conformação mecânica é praticamente impossível 
devido à interação entre diversos fatores. Pode-se classificar quanto à temperatura (o material 
aquecido ou não), quanto ao encruamento, quanto ao tipo de forças aplicadas ao material ou, 
ainda, quanto aos processos.
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Encruamento significa a elevação da tensão de escoamento na 
fase de deformação plástica, ou seja, é o fenômeno que ocorre no 
metal com aumento da dureza devido à deformação plástica (só 
ocorre a frio). O encruamento causa modificações nas propriedades 
mecânicas do material.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/listar_
letra_mm?q=e>. Acesso em: 18 mar. 2013.
Do ponto de vista da temperatura de trabalho do material, a conformação mecânica 
diferencia-se em: trabalho a quente e trabalho a frio. 
O trabalho a quente é efetuado bem acima da temperatura crítica, a fim de ganhar 
a maioria dos benefícios do processo, mas não alta o suficiente para promover crescimento 
exagerado dos grãos.
As vantagens do trabalho a quente são:
• Permite o emprego de menor esforço mecânico.
• Não altera a dureza ou ductilidade do metal.
• Melhora a tenacidade, porque além de refinar (estrutura do grão é afinada), elimina a 
porosidade (poros são filtrados) e segrega as impurezas; escória e outras inclusões são 
comprimidas na forma de fibras, com orientação definida, o que torna o material mais 
resistente numa certa direção.
• A estrutura do metal é refinada melhorando, portanto algumas propriedades mecânicas do 
material.
• Para um determinado grau de trabalho a quente, o processo é mais rápido e máquinas menores 
podem ser usadas em comparação com o trabalho a frio, porque o metal é mais fraco.
• Um metal pode se forçado em formas extremas, quando quente, porque a reconformação 
contínua de cristais elimina ruptura e trincas.
As operações de conformação que utilizamtrabalho a quente incluem: laminação 
(rolling), forjaria (forging), extrusão (extrusion), repuxamento (spinning), trefilação (drawing).
As desvantagens da conformação a quente são:
UNIDADE 2 TÓPICO 2 115
• Exige ferramentas resistentes ao calor.
• Altas temperaturas provocam a oxidação e a formação de cascas de óxido (carepas na 
superfície do metal).
• Tolerâncias rigorosas não podem ser mantidas.
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Escória: rejeito da redução do minério de ferro, originado da mistura 
de minério de ferro, carvão, coque, ar e calcário nos altos-fornos, 
na fabricação do aço. Trata-se basicamente de óxidos e outras 
impurezas. É um resíduo com alto teor de óxidos, como, por exemplo, 
a sílica e a magnésia, que se formam juntamente com a fusão dos 
metais no início do processo para a produção do ferro-gusa.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/
exibir/483-escoria>. Acesso em: 18 mar. 2013.
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Carepas: película de óxido de ferro que se forma na superfície do 
aço laminado a quente, sendo removida com sprays de água em 
alta pressão, entre outros métodos. Em outras palavras, a carepa 
é a esfoliação superficial formada por resíduos oxidados.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/listar_
letra_mm?q=c>. Acesso em: 18 mar. 2013.
No trabalho a frio, o metal trabalhado é conformado até sua forma final, por meio de 
aplicações de pressões a temperaturas abaixo da temperatura crítica. É efetuado a fim de se 
obter tolerâncias rigorosas e de produzir bons acabamentos superficiais, mas também para 
melhorar as propriedades físicas do material. As características desta variante do processo 
incluem: deformações limitadas, altas forças, grandes precisões.
As operações de conformação a frio incluem: compressão (squeezing), laminação, 
forjamento, dobramento (bending), corte por cisalhamento (shering), estampagem profunda 
(deep drawing).
Do ponto de vista do encruamento durante o processo, a conformação mecânica 
diferencia-se em:
a) Conformação sem ou com pouco encruamento (acima da temperatura de recristalização).
UNIDADE 2TÓPICO 2116
b) Conformação com alteração do estado de encruamento (abaixo da temperatura de 
recristalização).
 
Além da temperatura, os processos de conformação sofrem a influência da taxa de 
deformação, do atrito e da anisotropia dos materiais. O efeito da temperatura é melhor analisado 
em conjunto com a taxa de deformação.
Em relação aos processos, a conformação mecânica subdivide-se em:
a) Com predominância de compressão:
- Laminação.
- Forjamento.
- Estampagem.
- Extrusão.
- Cunhagem.
b) Combinados tração-compressão:
- Embutimento.
- Embutimento profundo.
- Prensagem.
c) Com predominância de tração:
- Trefilação.
d) Com flexão:
- Dobramento.
e) Com cisalhamento:
- Torção.
- Corte.
Em relação ao transcorrer do tempo durante a deformação, a conformação caracteriza-
se através de processos:
- Estacionários.
- Não estacionários.
Os processos estacionários são aqueles em que a forma geométrica da zona de 
deformação não muda com o tempo, isto é, “velocidade e tensão não variam em qualquer 
ponto”. Assim, numa observação para dentro da zona de deformação, tem-se sempre o mesmo 
quadro. No caso de se ter um processo não estacionário, tem-se modificação do quadro da zona 
de deformação para cada variação infinitesimal do tempo, isto é, “a cada instante do processo, 
uma nova forma do corpo, com uma nova distribuição de tensões e deformações para cada 
parte considerada”. Os processos não estacionários são, portanto, processos descontínuos. 
Para exemplificar, desconsiderando-se alguma superposição, pode-se citar:
a) Processos estacionários:
UNIDADE 2 TÓPICO 2 117
Trefilação.
Extrusão.
Laminação de chapas.
b) Processos não estacionários:
Dobramento.
Forjamento.
Embutimento.
Extrusão reversa.
Estampagem profunda.
Na figura a seguir apresentamos um quadro com as principais operações de conformação.
FIGURA 33 – OPERAÇÕES DE CONFORMAÇÃO
FONTE: IFSC (2003, p. 5)
UNIDADE 2TÓPICO 2118
2.1 FORJAMENTO
Forjamento é o nome genérico de operações de conformação mecânica efetuadas 
com esforço de compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o 
contorno ou perfil da ferramenta de trabalho.
Na maioria das operações de forjamento emprega-se um ferramental constituído por 
um par de ferramentas de superfície plana ou côncava, denominadas matrizes ou estampos.
A maioria das operações de forjamento é executada a quente; contudo, uma grande 
variedade de peças pequenas, tais como parafusos, pinos, porcas, engrenagens, pinhões etc., 
são produzidas por forjamento a frio.
O forjamento é o mais antigo processo de conformar metais, tendo suas origens no 
trabalho dos ferreiros de muitos séculos antes de Cristo. A substituição do braço do ferreiro 
ocorreu nas primeiras etapas da Revolução Industrial. Atualmente existe um variado maquinário 
de forjamento, capaz de produzir peças das mais variadas formas e tamanhos, desde alfinetes, 
pregos, parafusos e porcas até rotores de turbinas e asas de avião.
FONTE: Disponível em: <http://www.norbertocefetsc.pro.br/pfb_conformacaoi.pdf>. Acesso em: 18 
mar. 2013. 
2.1.1 Operações de forjamento
O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: Forjamento em 
matriz aberta ou Forjamento livre e Forjamento em matriz fechada.
O forjamento em matriz aberta ocorre por compressão (prensagem) ou livre por passos. 
A prensagem se desdobra basicamente em três estágios para a confecção final de uma peça: 
a) estágio inicial, b) estágio intermediário e c) estágio final.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 119
FIGURA 34 – FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA
FONTE: Adaptado de CIMM (2003)
FIGURA 35 – FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA 
FONTE: Adaptado de CIMM (2003)
Exemplos de forjamento em matriz fechada incluem as seguintes vertentes, ilustradas a 
seguir: forjamento com rebarba, forjamento sem rebarba (forjamento de precisão), estiramento, 
forjamento orbital.
FIGURA 36 – FORJAMENTO EM MATRIZ FECHADA
UNIDADE 2TÓPICO 2120
FONTE: Adaptado de CIMM (2003) e Schaeffer (1995)
2.2 EXTRUSÃO
A extrusão é um processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um 
tarugo ou lingote (de seção circular), colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente 
no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de 
compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente.
A passagem do tarugo pela ferramenta, com furo de seção menor do que a do tarugo, 
provoca a deformação plástica, mas sem efeito de encruamento, pois comumente o processo 
é conduzido a uma temperatura de trabalho acima da temperatura de recristalização do metal. 
Para os metais não ferrosos comuns, é usual a utilização, ao invés do processo de 
laminação, do processo de extrusão para a obtenção de perfis de forma variada, a pesar da 
limitação do comprimento do produto obtido.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAet9gAI/estudo-dirigido-extrusao>. 
Acesso em: 18 mar. 2013. 
O processo de extrusão apresenta vantagens sobre a laminação, dentre elas destacamos:
1. Produtos mais homogêneos estrutural e dimensionalmente.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 121
2. Produtos menos atacados por oxidação superficialmente.
3. Temperatura de trabalho mais homogênea.
Todavia, as desvantagens deste processo incluem:
1. Maior custo de aquisição do equipamento.
2. Limitação do comprimento do perfil.
3. Maior desuniformidade ao final do processo.
2.2.1 Tipos de processos
No processo básico, denominado direto, um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara e 
forçado através de uma abertura de matriz por meio de um pistão hidráulico (vide figura 16). A 
abertura da matriz pode ser circularou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta, 
hidrostática ou por impacto. 
FIGURA 37 – EXTRUSÃO DIRETA
FONTE: Moreira Filho (2003, p. 549)
O fluxo do metal determina a qualidade e as propriedades mecânicas do produto final. 
Destacam-se os métodos mais usuais:
Extrusão Indireta (reversa, invertida): a matriz se desloca na direção do tarugo.
UNIDADE 2TÓPICO 2122
FIGURA 38 – EXTRUSÃO INDIRETA
FONTE: Moreira Filho (2003, p. 550)
Extrusão Hidrostática: o diâmetro do tarugo é menor do que o diâmetro da câmara, 
que é preenchida por um fluido. A pressão é transmitida ao tarugo através de um pistão. Não 
há fricção nas paredes da câmara.
Extrusão Lateral: o material do tarugo é forçado através de abertura lateral da 
câmara. Os eixos do punção e da peça têm diferentes direções (ângulo reto). A seguir há uma 
representação do processo de extrusão lateral.
FIGURA 39 – EXTRUSÃO LATERAL
FONTE: Adaptado de CIMM (2003)
Em termos de temperatura de processo podemos ainda classificar a extrusão em 
extrusão a quente e extrusão a frio.
Como todo o processo de alta temperatura a extrusão a quente apresenta alguns 
problemas: 
UNIDADE 2 TÓPICO 2 123
1. O desgaste da matriz é excessivo.
2. O esfriamento do tarugo na câmara pode gerar deformações não uniformes.
3. O tarugo aquecido é coberto por filme de óxido (exceto quando aquecido em atmosfera 
inerte) que afeta o comportamento do fluxo do metal por suas características de fricção e 
pode gerar um produto de pobre acabamento superficial.
FONTE: Disponível em: <http://mmborges.com/processos/Conformacao/cont_html/extrusao.htm>. 
Acesso em: 18 mar. 2013. 
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A extrusão a frio, por outro lado, apresenta algumas vantagens em relação à extrusão 
a quente:
1. Melhores propriedades mecânicas resultantes do encruamento, desde que o calor 
gerado pela deformação não recristalize o metal.
2. Controle das tolerâncias, requerendo pouca ou nenhuma operação posterior de 
acabamento.
3. Melhor acabamento superficial, devido em parte pela não existência de camada de 
óxido, desde que a lubrificação seja eficiente.
4. Eliminação do pré-aquecimento do tarugo.
Por outro lado na extrusão a frio a magnitude da tensão no ferramental de extrusão é 
muito alta, especialmente para trabalhar peças de aço. A dureza do punção varia de 
60 a 65 HRc e a da matriz de 58 a 62 HRc.
FONTE: Disponível em: <http://www.norbertocefetsc.pro.br/pfb_conformacaoii.pdf>. Acesso em: 
18 mar. 2013.
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Dureza é a resistência que o material oferece à penetração de 
um corpo duro. Determina-se a dureza com o auxílio de máquinas 
especiais, existindo diferentes métodos e escalas, que relacionam 
a amplitude de penetração com um valor numérico da propriedade 
dureza. Alguns dos métodos mais utilizados são: Brinell, Vickers e 
Rockwell.
UNIDADE 2TÓPICO 2124
2.3 LAMINAÇÃO
É um processo de fabricação por conformação mecânica, no qual uma barra grossa de 
metal, chamada lingote, é passada entre dois rolos, os cilindros laminadores, para se transformar 
em uma chapa. É exatamente como o pasteleiro “abre” sua massa de pastel.
Na definição do Centro Informação Metal-Mecânica (CIMM), a Laminação é o processo 
de conformação mecânica que consiste em modificar a seção transversal de um metal na 
forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira etc., pela passagem entre dois cilindros com geratriz 
retilínea (laminação de produtos planos) ou contendo canais entalhados de forma mais ou 
menos complexa (laminação de produtos não planos), sendo que a distância entre os dois 
cilindros deve ser menor que a espessura inicial da peça metálica.
A laminação é o processo de transformação mecânica de metais mais utilizados, pois 
apresenta alta produtividade e um controle dimensional do produto acabado que pode ser 
bastante preciso.
Neste processo de laminação o material é submetido a tensões compressivas elevadas, 
resultantes da ação de prensagem dos rolos e a tensões cisalhantes superficiais, resultantes 
do atrito entre os rolos e o material. As forças de atrito são também responsáveis pelo ato de 
"puxar" o metal para dentro dos cilindros.
Na laminação a sequência de etapas no processo envolve: 
• a redução ou desbaste inicial dos lingotes em blocos, tarugos ou placas, realizada 
normalmente por laminação a quente;
• segue-se uma nova etapa de laminação a quente para transformar o produto em chapas 
grossas, tiras a quente, vergalhões, barras, tubos, trilhos ou perfis estruturais.
A laminação a frio que ocorre após a laminação de tiras a quente produz tiras a frio de 
excelente acabamento superficial, com boas propriedades mecânicas e controle dimensional 
do produto final bastante rigoroso.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6475-laminacao-introducao-
fundamentos>. Acesso em: 18 mar. 2013.
Um laminador consiste basicamente de cilindros (ou rolos), mancais, uma carcaça 
chamada de gaiola ou quadro para fixar estas partes e um motor para fornecer potência 
aos cilindros e controlar a velocidade de rotação. As forças envolvidas na laminação podem 
facilmente atingir milhares de toneladas, portanto é necessária uma construção bastante rígida, 
além de motores muito potentes para fornecer a potência necessária. O custo, portanto, de 
UNIDADE 2 TÓPICO 2 125
uma moderna instalação de laminação é da ordem de milhões de dólares e consomem-se 
muitas horas de projetos uma vez que esses requisitos são multiplicados para as sucessivas 
cadeiras de laminação contínua (“tandem mill”). 
Um arranjo típico de cilindros de laminação pode ser visualizado na figura 19. Utilizam-se 
variadas disposições de cilindros na laminação, o mais simples é constituído por dois cilindros 
de eixo horizontais, colocados verticalmente um sobre o outro. Este equipamento é chamado 
de laminador duo e pode ser reversível ou não. Nos duos não reversíveis, figura 19 a, o sentido 
do giro dos cilindros não pode ser invertido e o material só pode ser laminado em um sentido. 
Nos reversíveis, figura 19b, a inversão da rotação dos cilindros permite que a laminação ocorra 
nos dois sentidos de passagem entre os rolos. No laminador trio, figura 19c, os cilindros sempre 
giram no mesmo sentido. Porém, o material pode ser laminado nos dois sentidos, passando-o 
alternadamente entre o cilindro superior e o intermediário e entre o intermediário e o inferior. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6476-laminadores>. Acesso 
em: 18 mar. 2013.
FIGURA 40 – ARRANJOS TÍPICOS DOS CILINDROS DE LAMINAÇÃO
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6476-laminadores>. Acesso 
em: 18 mar. 2013.
Conforme visualizado na figura a seguir, podemos classificar os principais processos 
de laminação em: 
• Laminação de chapas e perfis.
• Laminação de anéis.
• Laminação de tubos.
UNIDADE 2TÓPICO 2126
• Laminação transversal.
• Laminação de esferas.
FIGURA 41 – PROCESSOS DE LAMINAÇÃO
FONTE: Adaptado de Schaeffer (1995)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 127
2.4 REPUXAMENTO
As peças com seções circulares podem ser obtidas a partir de chapas metálicas, 
mediante um repuxamento (“spinning”). Este processo é utilizado, por exemplo, na conformação 
de fundos de tanques.
Descrevendo o processo, um “blank” de uma chapa metálica é preso pelo centro a um 
molde, que pode ser de plástico, madeira ou metal mole, que é fixado à árvore de um torno, que 
gira a alta velocidade. Um bastão ou um rolete é pressionado contra a chapa, que está girando, 
empurrando-a contra o molde. Esta pressão pode ser manual ou mecânica. Executando esta 
operação ao longo de todo o diâmetro da chapa, obtém-se uma peça com formato de molde.
FIGURA 42 – REPUXAMENTO
FONTE: Adaptado de CIMM (2003)
FIGURA 43 – EXEMPLOS DE REPUXAMENTO
FONTE:Moreira Filho (2003, p. 680)
UNIDADE 2TÓPICO 2128
2.5 TREFILAÇÃO
No contexto dos processos indicados para a fabricação de tubos e chapas encontramos 
a trefilação a extrusão e a laminação.
O processo de trefilação consiste em puxar o metal através de uma matriz (denominada 
“fieira”), por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída da matriz.
A maior parte do escoamento plástico é causada por esforços de compressão resultantes 
da reação do metal com a matriz.
Da redução sucessiva de diâmetro de uma barra metálica maciça podem resultar barras, 
vergalhões e arames.
Geralmente, os processos de trefilação são realizados à temperatura ambiente; todavia, 
uma vez que as deformações envolvidas são normalmente grandes, ocorre um aumento 
considerável de temperatura durante a operação.
FONTE: Adaptado de: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Trefilagem>. Acesso em: 18 mar. 2013. 
LEITURA COMPLEMENTAR
Os princípios envolvidos na trefilação de barras, vergalhões e arames são basicamente 
os mesmos, embora os equipamentos utilizados variem para os diversos tamanhos de produtos.
As barras e vergalhões, que não podem ser bobinados, são produzidos sobre uma 
bancada de trefilação. A barra é apontada por torneamento ou martelamento rotativo, inserida 
através da matriz e presa às tenazes do cabeçote de tração, o qual se movimenta por um 
mecanismo hidráulico ou por transmissão por corrente. Na figura a seguir observa-se uma 
representação da trefilação de barras.
TREFILAÇÃO DE BARRAS
FONTE: Adaptado de SCHAEFFER (1995)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 129
A trefilação de arame começa com vergalhão laminado a quente. O vergalhão é 
primeiramente decapado a fim de eliminar qualquer carepa que possa resultar em defeitos 
superficiais do produto ou desgaste excessivo da matriz.
O ângulo de entrada da matriz é construído com tamanho suficiente para dar espaço 
ao lubrificador que ele se adere. O ângulo de aproximação é seção da matriz onde realmente 
ocorre a redução de diâmetro. Os ângulos de entrada e de aproximação podem ser visualizados 
na próxima figura, através da seção transversal de uma matriz de trefilação.
 ÂNGULOS DE ENTRADA E DE APROXIMAÇÃO
FONTE: Moreira Filho (2003, p. 618)
A trefilação de tubos é similar a de barras, utilizando um mandril no interior do tubo.
Muitas vezes, produtos como cilindros ocos, ou tubos, que são fabricados por processos 
de conformação a quente, tais como extrusão ou laminação com mandril, recebem acabamento 
a frio por trefilação.
A trefilação a frio é utilizada a fim de se obter tolerâncias dimensionais mais acuradas e 
melhorar superfícies de acabamento, para produzir tubos com paredes mais finas ou diâmetros 
menores dos que podem ser obtidos com métodos de conformação a quente.
 
Os três tipos básicos de processos de trefilação de tubos são os que utilizam mandril, 
os que utilizam plugue, e o que utilizam apenas a matriz, sem mandril ou plugue. Na figura a 
seguir observamos os tipos de mandris utilizados na trefilação de tubos.
UNIDADE 2TÓPICO 2130
MÉTODOS DE TREFILAÇÃO
FONTE: Moreira Filho et. al. (2003, p. 624)
No método sem mandril ou plugue, como o interior do tubo não é suportado, a parede se 
torna ligeiramente mais espessa e a superfície interna irregular. Também, nesse caso, uma vez 
que na entrada e na saída da fieira o cisalhamento é grande, a deformação redundante é maior.
Na trefilação com plugue fixo, tanto o diâmetro interno como o externo são controlados 
durante o processo. O plugue pode ser cilíndrico ou cônico e controla o tamanho e a forma do 
diâmetro interno.
TREFILAÇÃO DE TUBOS E TIPOS DE MANDRIS
 FONTE: Adaptado de Schaeffer (1995)
FONTE: Adaptado de: <http://migre.me/dJC0x>. Acesso em: 18 mar. 2013. 
UNIDADE 2 TÓPICO 2 131
2.6 ESTAMPAGEM
A conformação de chapas é definida como a transição de uma dada forma de um 
semiacabado plano em outra forma. Os processos de conformação de chapas têm uma 
importância especial na fabricação de carrocerias automotivas e componentes da indústria 
eletroeletrônica.
A estampabilidade é a capacidade que a chapa metálica tem de adquirir a forma de 
uma matriz, pelo processo de estampagem sem se romper ou apresentar qualquer outro tipo 
de defeito de superfície ou de forma. 
 Benazzi Jr. e Caversan (2010, p. 5) apresentam duas definições para o processo de 
estampagem:
o conjunto de operações com as quais sem produzir cavaco submetemos uma 
chapa plana a uma ou mais transformações com a finalidade de obtermos 
peças com geometrias próprias. A estampagem é uma deformação plástica 
do metal. [...] processos de conformação mecânica, realizados geralmente a 
frio, que compreendem um conjunto de operações, por intermédio das quais 
uma chapa plana é submetida a transformações por corte ou deformação, de 
modo a adquirir uma nova forma geométrica.
O processo de estampagem tem grandes aplicações nas indústrias aeronáutica, 
automobilística etc., sendo utilizado para grandes produções devido ao alto custo do conjunto 
punção-matriz.
Os materiais mais utilizados neste tipo de processo são: aços acalmados em alumínio, 
aços efervescentes (não estabilizados), aços baixo carbono, aços inoxidáveis, cobre e suas 
ligas, alumínio e suas ligas, zinco e titânio.
As peças oriundas do processo de estampagem resultam em bom acabamento 
superficial.
Segundo Benazzi Jr. e Caversan (2010, p. 5),
Os estampos são compostos de elementos comuns a todo e quaisquer tipos 
de ferramentas (base, inferior, cabeçote ou base superior, espiga, colunas de 
guia, placa de choque, placa guia, parafusos e pinos de fixação, e outros) e 
por elementos específicos e responsáveis pelo formato da peça a produzir 
(matriz e punções). 
Estes elementos estão representados na próxima figura.
UNIDADE 2TÓPICO 2132
Os fatores que influenciam a estampagem podem ser de natureza mecânica ou de 
natureza metalúrgica.
Entre os fatores de natureza mecânica destacamos:
1. Forma e dimensão da peça.
2. Máquina de conformação (tipo de prensa empregada).
3. Forma e dimensões da ferramenta:
• Raio do perfil da matriz
• Raio do punção: um ângulo mais agudo leva a redução de espessura localizada e espessura 
do material:
• Folga entre o punção e a matriz:
• Engrossamento ou rugas.
4. Pressão antirrugas.
Prevenir o enrugamento do blank;
Pressão muito alta – operação de estiramento.
5. Taxa de estampagem
Razão entre o diâmetro inicial do blank e o diâmetro final do copo estampado
6. Lubrificação: características.
Diminuir o atrito.
Facilidade de retirada após a conformação.
7. Propriedades do escoamento plástico.
8. Propriedades mecânicas.
9. Propriedades físicas.
FIGURA 44 – NOMENCLATURA DE ESTAMPOS
FONTE: Benazzi Jr. e Caversan (2010, p. 5)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 133
De acordo com Moreira Filho (2003), os fatores de natureza mecânica influenciam 
diretamente na definição do estado de tensão e deformação que existem a cada instante do 
processo, distribuídos nas diversas regiões da peça em formação.
Com relação aos fatores de natureza metalúrgica que influenciam o processo de 
estampagem, apresentamos:
1. Composição química.
2. Estrutura do material (processo de fabricação e processo de transformação mecânica).
Formação de orelhas nas bordas livres devido à anisotropia planar: provoca perda de material.
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TA! �
Anisotropia planar: durante os processos de conformação de chapas, grãos cristalinos 
individuais são alongados na direção da maior deformação de tração. O alongamento é 
consequência do processo de escorregamento do material durante a deformação. Nos 
materiais policristalinos os grãos tendem a girar para alguma orientação limite devido a 
um confinamento mútuo entre grãos. Este mecanismo faz com que os planos atômicos 
e direções cristalinas dosmateriais com orientação aleatória (materiais isotrópicos) 
adquiram uma textura, uma orientação preferencial (tornando-se anisotrópicos). 
A distribuição de orientações tem, portanto, um ou mais máximos. Se estes máximos 
são bem definidos são chamados de orientações preferenciais, que irão ocasionar 
variações das propriedades mecânicas com a direção, ou seja, anisotropia. Um modo 
de avaliar o grau de anisotropia das chapas quando deformadas plasticamente é através 
do coeficiente de anisotropia.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6487-a-
estampabilidade-dos-materiais-metalicos>. Acesso em: 18 mar. 2013.
FIGURA 45 – FORMAÇÃO DE ORELHAS NAS BORDAS LIVRES DEVIDO A 
ANISOTROPIA PLANAR
FONTE: Moreira Filho et. al. (2003, p. 640)
3. Tratamento térmico de recozimento entre duas etapas do processo.
UNIDADE 2TÓPICO 2134
2.6.1 Processos de estampagem
A estampagem de chapas pode ser classificada em estampagem simples e estampagem 
profunda (embutimento). No primeiro caso, as profundidades alcançadas são pequenas 
quando comparadas com o diâmetro ou largura do pescoço. Já para o embutimento a relação 
profundidade diâmetro é grande.
A estampagem profunda de blank circular é o processo de produção de copos, peças de 
automóveis (paralamas) etc. Na figura a seguir apresenta-se uma representação da estampagem 
profunda (embutimento) com seu ferramental.
FIGURA 46 – FERRAMENTAL DE ESTAMPAGEM PROFUNDA
FONTE: Adaptado de CIMM (2003)
2.6.2 Métodos de expansão
Uma vez que a redução máxima na estampagem profunda é da ordem de 50%, é 
necessário empregar operações sucessivas de estampagem caso se queira produzir peças 
altas e delgadas (como capa de cartuchos e tubos fechados). A operação empregada para 
transformar uma peça estampada em outro de diâmetro menor e altura maior é conhecida por 
expansão do copo.
Os dois métodos básicos de expansão são o direto, ou regular, e a expansão direta 
ou invertida. No processo direto a superfície original do copo permanece sendo a superfície 
externa da peça expandida.
Na expansão indireta o copo é estampado de maneira inversa, de modo que a 
superfície externa venha a ser a superfície interna da nova peça. O dobramento é sempre na 
UNIDADE 2 TÓPICO 2 135
mesma direção, ao invés de ser em direções opostas como no caso direto, acarretando menor 
encruamento.
2.7 DOBRAMENTO
No processo de dobramento, a chapa sofre uma deformação por flexão em prensas 
que fornecem a energia e os movimentos necessários para realizar a operação. A forma é 
conferida mediante o emprego de punção e matriz específicas até atingir a forma desejada.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABA5IAK/apostila-projeto-
ferramenta>. Acesso em: 18 mar. 2013.
O “dobramento” é definido como a deformação plástica de metais com relação a um 
único eixo. Quando dois ou mais dobramentos são realizados simultaneamente, o processo 
é denominado “conformação”.
A operação de dobra em “V” pode ser considerada em dois estágios: O primeiro corresponde 
ao dobramento de uma viga sobre dois apoios devido à flexão e o segundo corresponde à força 
de compressão suportada pela matriz e que garante a eficiência da dobra.
FONTE: Disponível em: <http://www.fatecsorocaba.edu.br/principal/pesquisas/nc2m/pdf/apostila/
dez2011_apostila_te_def.pdf>. Acesso em: 18 mar. 2013.
Deve-se levar em conta, neste processo, a observância do raio mínimo da dobra. Neste 
caso, de acordo com a característica e espessura do material, escolhe-se o raio para o punção 
e para a matriz.
Para que se tenham as dimensões exatas na peça dobrada, a operação de dobramento 
exige que se considere o fenômeno do retorno elástico (springback). 
A recuperação elástica da peça será tanto maior quanto maior for o limite de escoamento, 
menor o módulo de elasticidade e maior a deformação plástica. Estabelecidos estes parâmetros, 
a deformação aumenta com a razão entre as dimensões laterais da chapa e sua espessura.
O efeito mola ocorre em todos os processos de conformação, mas no dobramento 
é facilmente detectado e estudado. O raio de curvatura antes da liberação da carga (Ro) é 
menor do que após a liberação (Rf). O efeito mola é representado pelo símbolo K, conforma 
figura a seguir.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/noticia/exibir_noticia/8212-calculo-de-peca-
dobrada-deve-prever-efeito-mola>. Acesso em: 18 mar. 2013.
UNIDADE 2TÓPICO 2136
FIGURA 47 – EFEITO MOLA NO DOBRAMENTO
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/noticia/exibir_noticia/8212-calculo-de-peca-
dobrada-deve-prever-efeito-mola>. Acesso em: 18 mar. 2013.
Na execução das ferramentas, poderá ser levado em conta este fenômeno, dando 
ângulos de dobra mais fechados do que os da peça, de maneira que, depois do retorno elásticos 
ângulos ficarão os desejados. Não existe cálculo para determinar a diminuição dos raios e dos 
ângulos; é feito por tentativa, por meio de provas e experiências.
FONTE: Disponível em: <http://www.fatecsorocaba.edu.br/principal/pesquisas/nc2m/pdf/apostila/
dez2011_apostila_te_def.pdf>. Acesso em: 18 mar. 2013.
 
Os processos de conformação por dobramento incluem, entre outros: dobramento em 
forma de cantoneira, dobramento de tubos e perfis e dobramento de chapas para formação 
de roscas. 
2.8 CORTE
O processo de corte de chapas (shearing) metálicas é executado submetendo-as a 
tensões de cisalhamento, podendo ser realizado basicamente por:
• Lâminas de corte: o corte é realizado por duas lâminas que se movimentam. Ex.: guilhotina.
• Punção e matriz: o punção descendo empurra o material para dentro da abertura da matriz.
As operações de corte em estampo envolvem:
• Corte.
• Entalhe.
• Puncionamento.
• Recorte.
• Transpasse.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 137
As variáveis importantes no corte de chapas que devem ser levadas em conta em sua 
operação são:
Processo – Punção e matriz:
• Força do punção.
• Velocidade do punção.
• Lubrificação.
• Condições superficiais.
• Material do punção e matriz.
• Folga entre punção e a matriz. 
Processo – Lâminas de corte
• Folga entre as lâminas.
• Material da chapa.
• Afiação das lâminas.
A figura a seguir apresenta uma representação do processo de corte.
FIGURA 48 – CORTE DE CHAPAS: PUNÇÃO E MATRIZ
FONTE: Moreira Filho (2002, p. 682)
2.9 OUTROS PROCESSOS
Outros processos de conformação que não serão comentadas aqui, mas representados 
na próxima figura, incluem:
UNIDADE 2TÓPICO 2138
• Conformação combinada com soldagem por difusão.
• Dobramento de tiras a partir da trefilação.
• Dobramento de tiras para a formação de tubos.
• Dobramento de tiras com cilindros para formação de tubos e perfis.
FIGURA 49 – OUTROS PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
FONTE: Adaptado de Schaeffer (1995)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 139
3 SOLDAGEM
Resende (1992) define a soldagem como um processo metalúrgico com fim de juntar 
várias peças de metal para constituírem uma única peça, produzida através de ligações 
permanentes, denominadas solda.
Por outro lado, Franco (1990, p. 7) destaca que a solda é uma operação tecnológica 
que visa unir superfícies metálicas adjacentes por meio de:
- fusão parcial do próprio metal (básico) ou de metal adicional que fundido 
se interpõe entre as superfícies a unir formando com o todo uma única peça.
- compressão ou martelamento das superfícies em contato, aquecidas ao 
estado pastoso, até a união íntima das mesmas.
Assim, a soldagem é um processo de fabricação no qual porções de chapas, 
perfis laminados diversos, peças fundidas e forjadas e outras peças de metal, são unidas 
permanentemente para produzir uma forma desejada.
A soldagem, também, é usada como processo de reparo de peças quebradas, 
desgastadas, defeituosas etc.
Podem ser soldados: aços, aços fundidos,ferro fundido, cobre, alumínio, magnésio, 
zinco, estanho, chumbo, níquel etc., e suas ligas.
As estruturas de aço soldadas (pontes, torres, tesouras, treliças, guindastes etc.), têm 
peso 20% menor que as rebitadas. Em construção de máquinas, as peças soldadas pesam 
50% a menos das peças fundidas. 
3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SOLDAGEM
De acordo com Resende (1992), os processos de soldagem podem ser classificados 
com base nos princípios empregados, como segue:
1- Aquecimento da junta a ser soldada abaixo da temperatura de fusão e aplicação de pressão 
ou impacto:
 a) Soldagem por forjamento.
2- Fusão do metal no local da junta:
 a) Soldagem a gás (oxiacetileno).
 b) Soldagem a arco elétrico.
UNIDADE 2TÓPICO 2140
 c) Soldagem com Thermit.
 d) Solda forte, caldeamento e solda fraca.
 e) Outros.
3- Fusão de metal no local da junta e aplicação de pressão:
 a) Soldagem à resistência.
 b) Soldagem a arco-elétrico.
 c) Soldagem a indução.
4- Especiais:
 a) Soldagem com feixe de elétrons.
 b) Soldagem com arco plasmático.
 c) Soldagem com raios laser.
 d) Outros.
Por outro lado, Franco (1990) classifica os processos de soldagem por princípios de 
brasagem, pressão e temperatura, conforme se observa na próxima figura.
 
 FIGURA 50 – PROCESSOS DE SOLDA
FONTE: Franco (1990, p. 702)
UNIDADE 2 TÓPICO 2 141
A brasagem, que pode ser forte ou fraca, é uma operação de união pela interposição na 
junta de um material de adição na fase líquida, cujo ponto de fusão é mais baixo do que o dos 
metais a unir (metais de base). Desta forma, os metais de base não se fundem e a união ocorre 
por ancoramento mecânico devido à contração do material de adição durante a sua solidificação.
FIGURA 51 – BRASAGEM
FONTE: Franco (1990, p. 704)
Nas soldas à pressão (vide figura a seguir), a união acontece por pressão mecânica 
das superfícies, em contato, aquecidas ao estado pastoso. Não há material adicional.
FIGURA 52 – SOLDAS À PRESSÃO
FONTE: Franco (1990, p. 703)
A solda autógena é a operação tecnológica que proporciona a íntima união de dois 
elementos metálicos aquecidos ao estado pastoso, por meio de compressão mecânica ou 
interpondo entre eles o metal fundido proveniente da fusão parcial das próprias peças. 
Nas soldas autógenas (significa que geram a si mesmas) ou por fusão (elétrica, a gás 
e aluminotermia) a união acontece com ou sem material adicional. Alguns tipos de soldas por 
fusão estão ilustrados a seguir.
UNIDADE 2TÓPICO 2142
FIGURA 53 – SOLDAS POR FUSÃO OU AUTÓGENAS
FONTE: Franco (1990, p. 703)
Dentre as soldas por fusão destacamos a solda a gás, conhecida também como solda 
autógena por maçarico, e a solda elétrica. 
As soldas a gás podem ser dos seguintes tipos:
• Oxiacetilênica: baseada na combustão acetileno com o oxigênio.
• Oxídrica: baseada na combustão do hidrogênio com o oxigênio. Empregada para soldar 
peças de chumbo.
• Oxibenzinica ou Benzólica: baseada na combustão da benzina ou do benzol.
As soldas elétricas podem ser dos seguintes tipos:
a – Arco voltaico a carvão – este sistema utiliza o calor gerado pelo arco voltaico entre um 
eletrodo de carvão e a peça a ser soldada. O metal adicional é fornecido por barrinhas, 
como no processo oxiacetilênico.
b – Arco voltaico metálico – esse sistema aproveita o calor gerado pelo arco voltaico entre 
uma barrinha metálica (eletrodo) e a peça a ser soldada. A temperatura do arco elétrico é 
de ± 3500 °C. O metal adicional é fornecido pelo próprio eletrodo.
Na figura a seguir exemplificamos alguns tipos de chanfros utilizados em juntas soldadas.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 143
FIGURA 54 – TIPOS DE SOLDAS (CHANFROS)
FONTE: Franco (1990, p. 707)
UNIDADE 2TÓPICO 2144
RESUMO DO TÓPICO 2
Neste tópico, você viu que:
• Fundição é o método de dar forma aos metais no estado líquido, introduzindo-os em um 
molde com a forma desejada e, aí, deixando-os solidificar, a fim de obter uma utilidade.
• A fundição, como processo de fabricação, tem altas possibilidades de automatização, 
apresentando ainda outras vantagens, tais como:
ο	Produção de formas complicadas de qualquer tamanho. Assim, por exemplo, podemos citar 
os motores de explosão com seus canais para passagem de fluidos, e que só podem ser 
obtidos por fusão.
ο	Produção de peças de espessuras pequenas.
ο	Custo de instalação, em geral, é bem menor que para obtenção por outro processo – 
conformação e forjamento – assim como os modelos são menos custosos e de mais simples 
modificação, se for o caso.
ο	Produção de qualquer material em estado de fusão, como ferro, aço, alumínio, magnésio, 
latão, bronze, ligas de alumínio e zinco etc. De todos os materiais, o ferro sobressai como 
o mais adequado para fundir devido a sua boa fluidez, baixa contração, resistência, rigidez 
e facilidade de controle, sendo por isso um dos metais mais utilizados para produção de 
peças fundidas.
• Depois do beneficiamento, o minério de ferro vai para o alto-forno para se transformar em 
ferro-gusa que é a matéria-prima para fabricação do aço e do ferro fundido, juntamente com 
os fundentes, os desoxidantes, os desfosforizantes e os combustíveis.
• Os métodos empregados para a obtenção das peças em fundição podem ser classificados 
em: fundição por gravidade, fundição sob pressão e fundição centrífuga.
• Os tipos de moldagem na fundição são classificados em: 1) Moldagem em areia, 2) Moldagem 
em casca (shell molding), 3) Moldagem em cera perdida; 4) Moldagem em gesso; 5) Moldagem 
em cerâmica; 6) Fundição em molde cheio; 7) Fundição em molde permanente; 8) Fundição 
em molde permanente misto (coquilha); 9) Fundição sob pressão; 10) Fundição centrífuga; 
11) Fundição contínua.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 145
• O principal objetivo da conformação mecânica é a alteração (plástica) da forma dos materiais 
com adicional obtenção e controle de propriedades físicas e mecânicas. Neste tipo de 
processo, massa e volume são conservados, isto é, há uma perda mínima de material.
• Os processos de conformação mecânica podem ser classificados quanto à temperatura 
(trabalho a quente e trabalho a frio), quanto ao encruamento, quanto ao tipo de forças 
aplicadas ao material ou, ainda, quanto aos processos.
• As operações de conformação que utilizam trabalho a quente incluem: laminação (rolling), 
forjaria (forging), extrusão (extrusion), repuxamento (spinning), trefilação (drawing). Por outro 
lado, as operações de conformação a frio incluem: compressão (squeezing), laminação, 
forjamento, dobramento (bending), corte por cisalhamento (shering), estampagem profunda 
(deep drawing).
• Do ponto de vista do encruamento durante o processo, a conformação mecânica diferencia-se 
em: conformação sem ou com pouco encruamento (acima da temperatura de recristalização) 
e conformação com alteração do estado de encruamento (abaixo da temperatura de 
recristalização).
• Além da temperatura, os processos de conformação sofrem a influência da taxa de 
deformação, do atrito e da anisotropia dos materiais. O efeito da temperatura é melhor 
analisado em conjunto com a taxa de deformação.
• Em relação aos processos, a conformação mecânica subdivide-se em:
a) Com predominância de compressão: laminação, forjamento, estampagem, extrusão, 
cunhagem.
b) Combinados tração-compressão: embutimento, embutimento profundo, prensagem.
c) Com predominância de tração: trefilação.
d) Com flexão: dobramento.
e) Com cisalhamento: torção, corte.
• Em relação ao transcorrer do tempo durante a deformação, a conformação caracteriza-
se através de processos: estacionários (trefilação, extrusão, laminação de chapas) e não 
estacionários (dobramento, forjamento, embutimento, extrusão reversa, estampagem profunda).
• Forjamento é o nome genérico de operações de conformaçãomecânica efetuadas com 
esforço de compressão sobre um material dúctil, de tal modo que ele tende a assumir o 
contorno ou perfil da ferramenta de trabalho. Na maioria das operações de forjamento 
emprega-se um ferramental constituído por um par de ferramentas de superfície plana ou 
côncava, denominadas matrizes ou estampos.
• O forjamento pode ser dividido em dois grandes grupos de operações: forjamento em matriz 
UNIDADE 2TÓPICO 2146
aberta ou forjamento livre e forjamento em matriz fechada.
• A extrusão é um processo de conformação plástica que consiste em fazer passar um tarugo 
ou lingote (de seção circular), colocado dentro de um recipiente, pela abertura existente 
no meio de uma ferramenta, colocada na extremidade do recipiente, por meio da ação de 
compressão de um pistão acionado pneumática ou hidraulicamente.
• A laminação é o processo de conformação mecânica que consiste em modificar a seção 
transversal de um metal na forma de barra, lingote, placa, fio, ou tira etc., pela passagem 
entre dois cilindros com geratriz retilínea (laminação de produtos planos) ou contendo canais 
entalhados de forma mais ou menos complexa (laminação de produtos não planos), sendo que 
a distância entre os dois cilindros deve ser menor que a espessura inicial da peça metálica.
• Os principais processos de laminação estão divididos em: laminação de chapas e perfis, 
laminação de anéis, laminação de tubos, laminação transversal e laminação de esferas.
• As peças com seções circulares podem ser obtidas a partir de chapas metálicas, mediante 
um repuxamento (“spinning”). Este processo é utilizado, por exemplo, na conformação de 
fundos de tanques.
• O processo de trefilação consiste em puxar o metal através de uma matriz (denominada “fieira”), 
por meio de uma força de tração a ele aplicada na saída da matriz. Da redução sucessiva de 
diâmetro de uma barra metálica maciça podem resultar barras, vergalhões e arames.
• A estampagem pode ser definida como processo de conformação mecânica, realizado 
geralmente a frio, que compreende um conjunto de operações, por intermédio das quais uma 
chapa plana é submetida a transformações por corte ou deformação, de modo a adquirir 
uma nova forma geométrica.
• A estampagem de chapas pode ser classificada em estampagem simples e estampagem 
profunda (embutimento). No primeiro caso, as profundidades alcançadas são pequenas 
quando comparadas com o diâmetro ou largura do pescoço. Já para o embutimento a relação 
profundidade diâmetro é grande.
• No processo de dobramento, a chapa sofre uma deformação por flexão em prensas que 
fornecem a energia e os movimentos necessários para realizar a operação. A forma é conferida 
mediante o emprego de punção e matriz específicas até atingir a forma desejada. Os processos 
de conformação por dobramento incluem, entre outros: dobramento em forma de cantoneira, 
dobramento de tubos e perfis e dobramento de chapas para formação de roscas. 
• O processo de corte de chapas (shearing) metálicas é executado submetendo a mesma a 
tensões de cisalhamento, podendo ser realizado basicamente por: lâminas de corte (Ex.: 
UNIDADE 2 TÓPICO 2 147
guilhotina) e punção e matriz (a descida do punção empurra o material para dentro da abertura 
da matriz). As operações de corte em estampo envolvem: corte, entalhe, puncionamento, 
recorte, transpasse.
• Outros processos de conformação incluem:
ο	Conformação combinada com soldagem por difusão.
ο	Dobramento de tiras a partir da trefilação.
ο	Dobramento de tiras para a formação de tubos.
ο	Dobramento de tiras com cilindros para formação de tubos e perfis.
• A soldagem é um processo metalúrgico com a finalidade de juntar várias peças de metal 
para constituírem uma única peça, produzida através de ligações permanentes, denominadas 
solda. Os processos de soldagem podem ser classificados com base nos princípios 
empregados, como segue:
1- Aquecimento da junta a ser soldada abaixo da temperatura de fusão e aplicação de pressão 
ou impacto: soldagem por forjamento.
2- Fusão do metal no local da junta: a) soldagem a gás (oxiacetileno); b) soldagem a arco 
elétrico; c) soldagem com Thermit; d) solda forte, caldeamento e solda fraca; e) outros.
3- Fusão de metal no local da junta e aplicação de pressão: a) soldagem a resistência; b) 
soldagem a arco-elétrico; c) soldagem à indução.
4- Especiais: a) soldagem com feixe de elétrons; b) soldagem com arco plasmático; c) soldagem 
com raios laser; d) outros.
UNIDADE 2TÓPICO 2148
AUT
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IVID
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1 Quais são os passos básicos na realização de um processo de fundição?
2 Em que tipos de equipamentos são obtidos os produtos siderúrgicos aço e ferro fundido?
3 A aciaria é o local onde ocorre o processo de transformação do ferro gusa em diferentes 
tipos de aço. Uma das etapas importantes deste processo é o refino do aço. Nesse 
contexto, analise as afirmações a seguir.
I. Diminuir a concentração de gases dissolvidos no aço líquido.
II. Aumentar a temperatura do aço fundido ao máximo possível.
III. Redução química do óxido de ferro presente no aço fundido.
IV. Eliminar completamente as inclusões de não metálicos.
Enquadram-se como objetivo do refino apenas o que se afirma em:
a) I e II.
b) I e III.
c) II e III.
d) III e IV.
e) I, II e IV.
4 Quais são os tipos de moldagem empregados na fundição?
5 Quais são os fatores empregados na classificação dos processos de conformação 
mecânica?
6 Quais são as características do processo de forjamento em matriz aberta?
7 Considerando as vantagens que a laminação de chapas a frio pode apresentar em 
relação à laminação a quente, analise as afirmações a seguir.
 I. Melhor acabamento superficial.
 II. Superior tolerância dimensional.
 III. Maior resistência do produto final causada pelo encruamento.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 149
 IV. Maior grau de redução em cada passe ou em cada cadeira de laminação.
 V. Possibilidade da união da laminação com processos de tratamento térmico.
É correto apenas o que se afirma em:
a) II e III.
b) IV e V.
c) I, II e III.
d) I, II, IV e V.
e) I, III, IV e V.
8 Quais são as desvantagens da extrusão a quente?
9 A tabela a seguir apresenta alguns atributos importantes a serem considerados na 
seleção de processos de conformação mecânica.
Nos itens a seguir, são apresentadas considerações acerca dos processos 
apresentados na tabela.
I- O forjamento a quente é adequado para obtenção de peças de alta complexidade 
geométrica, mas com acabamento superficial inferior ao da laminação e volume de 
produção equivalente ao da extrusão.
II- A laminação é adequada para obtenção de peças de alta complexidade geométrica, 
e possibilita uma precisão dimensional superior à extrusão e um volume de produção 
maior que o forjamento.
III-A extrusão é utilizada apenas para obtenção de peças com perfis de geometria 
simples e de espessura constante, e apresenta um acabamento superficial melhor 
que o forjamento e melhor precisão dimensional que a laminação.
Considerando as características dos processos e os atributos apresentados na 
tabela, assinale a opção CORRETA:
UNIDADE 2TÓPICO 2150
a) ( ) Apenas um item está certo.
b) ( ) Apenas os itens I e II estão certos.
c) ( ) Apenas os itens I e III estão certos.
d) ( ) Apenas os itens II e III estão certos.
e) ( ) Todos os itens estão certos.
10 A laminação de metais, conforme a figura, é um processo unitário de conformação 
mecânica no qual um material (peça), durante sua passagem entre rolos ou cilindros 
(ferramentas), é submetido a elevadas tensões compressivas, ao mesmo tempo 
em que sofre tensões cisalhantes superficiais resultantes da fricção entre os rolos 
e o material. As forças de fricção geradas são também responsáveis pela tração 
e movimentação do material, pois, durante a operação,os rolos giram à mesma 
velocidade periférica, mas em sentido contrário.
Nesse contexto, avalie as asserções a seguir:
Esse processo é preferivelmente empregado na fabricação de roscas em 
elementos de fixação, como parafusos, em comparação ao processo de usinagem 
de roscas, PORQUE roscas laminadas apresentam, via de regra, alta produtividade, 
economia de material, melhor acabamento superficial, maior resistência no flanco, 
redução da sensibilidade ao entalhe e maior resistência à fadiga.
Acerca dessas asserções, assinale a opção correta:
a) ( ) As duas asserções são proposições verdadeiras, e a segunda é uma justificativa 
correta da primeira.
b) ( ) As duas asserções são proposições verdadeiras, mas a segunda não é uma 
justificativa correta da primeira.
c) ( ) A primeira asserção é uma proposição verdadeira, e a segunda, uma proposição 
falsa.
d) ( ) A primeira asserção é uma proposição falsa, e a segunda, uma proposição 
verdadeira.
UNIDADE 2 TÓPICO 2 151
e) ( ) Tanto a primeira quanto a segunda asserções são proposições falsas.
11 O repuxo ou embutimento é uma operação de estampagem em que uma chapa, 
inicialmente plana, é transformada em um corpo oco sem que haja o aparecimento 
de rugas e trincas. O material da chapa flui para dentro da matriz, configurando 
gradativamente as paredes laterais da peça. O(s) parâmetro(s) que influencia(m) 
na operação de repuxo, inclui(em):
I- A capacidade de alongamento do material.
II- Os lubrificantes utilizados.
III- As forças que atuam na operação de repuxo.
Assinale a opção CORRETA.
a) ( ) Apenas um item está certo.
b) ( ) Apenas os itens I e II estão certos.
c) ( ) Apenas os itens II e III estão certos.
d) ( ) Apenas os itens I e III estão certos.
e) ( ) Todos os itens estão certos.
12 Quais são os tipos básicos de processos de trefilação de tubos?
13 O que significa a operação de “expansão do copo”?
14 Um dos processos de conformação mecânica consiste no dobramento de chapas. 
Para que um material metálico seja submetido a esse processo, as variáveis que 
devem ser consideradas para uma boa qualidade do produto final são:
a) ( ) Textura do material, raio de dobra, ângulo de curvatura, elasticidade do material.
b) ( ) Elasticidade do material, anisotropia da chapa, textura do material, raio de dobra.
c) ( ) Raio de dobra, ângulo de curvatura, ductilidade do material, espessura da chapa.
d) ( ) Espessura da chapa, elasticidade do material, textura do material, ângulo de 
curvatura.
e) ( ) Ângulo de curvatura, anisotropia da chapa, espessura da chapa, elasticidade do 
material.
15 Quais são as variáveis importantes que devem ser consideradas em processos de 
corte de chapas?
UNIDADE 2TÓPICO 2152
PROCESSOS MECÂNICOS DE FABRICAÇÃO
1 INTRODUÇÃO
TÓPICO 3
No estudo das operações dos metais, distinguem-se duas grandes classes de trabalho: 
as operações de usinagem e as operações de conformação.
Ferraresi (1977, p. XXV) faz a seguinte distinção entre estas operações:
Como operações de usinagem entendemos aquelas que, ao conferir à peça a 
forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer 
destes três itens, produzem cavaco. Definimos cavaco, a porção de material 
da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma ge-
ométrica irregular. Além desta característica, estão envolvidos no mecanismo 
de formação do cavaco alguns fenômenos particulares, tais como o recalque, 
a aresta postiça de corte, a craterização na superfície de saída da ferramenta 
e formação periódica do cavaco (dentro de determinado campo de variação da 
velocidade de corte). Como operações de conformação entendemos aquelas 
que visam conferir à peça a forma ou as dimensões, ou o acabamento espe-
cífico, ou ainda qualquer combinação destes três itens, através da deformação 
plástica do metal. Devido ao fato da operação de corte em chapas estar ligada 
aos processos de estampagem profunda, dobra e curvatura de chapas, essa 
operação é estudada no grupo de operações de conformação dos metais.
.
No Dicionário Técnico do Centro de Informação Metal-Mecânica (CIMM, 2012) 
encontramos a seguinte definição para usinagem:
Processo de fabricação que promove a retirada de material da peça por ci-
salhamento. A porção de material retirada por esse processo é chamado de 
cavaco. A usinagem atende aos seguintes objetivos: 
• Acabamento de superfícies de peças fundidas ou conformadas mecanica-
mente; 
• Obtenção de peculiaridades (saliências, reentrâncias, furos passantes, furos 
rosqueados etc.); 
• Fabricação seriada de peças a um custo mais baixo; 
• Fabricação de peças, de qualquer forma, a partir de um bloco de material 
metálico. 
As operações de usinagem podem ser classificadas em: torneamento, fresa-
UNIDADE 2
UNIDADE 2TÓPICO 3154
mento, aplainamento, furação, mandrilamento, serramento, brochamento e 
roscamento, entre outros.
1.1 USINAGEM DOS MATERIAIS E CONCEITOS GERAIS
De acordo com Freire (1989), o trabalho de corte realizado pelas máquinas ferramentas 
para a execução de uma peça com determinada forma tem o nome de “usinagem”.
Desta forma, a usinagem é um processo onde a peça é obtida através da retirada de 
cavacos (aparas de metal) de uma peça bruta, através de ferramentas adequadas. A usinagem 
confere à peça uma precisão dimensional e um acabamento superficial que não podem ser 
obtidos por nenhum outro processo de fabricação. 
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABaZIAJ/ferramentas-corte>. Acesso 
em: 18 mar. 2013.
Na usinagem, a ferramenta de corte age penetrando no material da peça como fosse 
uma verdadeira cunha.
 
Com relação aos processos mecânicos de usinagem, a conveniência da escolha de 
um processo de fabricação está relacionada com a forma da peça a ser trabalhada, com a 
qualidade do material, com a conformação da superfície etc., o que determina a utilização de 
máquinas que combinem movimentos apropriados para a peça e a ferramenta.
Para se chegar à forma definitiva de um elemento, podem ser necessárias diferentes 
operações mecânicas a serem processadas em várias máquinas ou centros de usinagem que 
podem executar mais que uma operação, bastante diferentes entre si. A escolha da máquina 
operatriz que satisfaça às exigências tecnológicas deve ser feita levando em consideração os 
seguintes fatores:
• a superfície a ser obtida;
• as dimensões do elemento a ser usinado;
• a quantidade de peças a ser produzida; e
• a precisão exigida.
Prates e Barth (1985, p. 8) definem ferramentas de corte como “ferramentas que se 
utilizam para reduzir consideravelmente as dimensões de uma peça através de arrancamento 
ou corte de uma parte do material que constitui tal peça ou objeto”.
A possibilidade de realização de uma peça depende dos recursos de que se dispõe. A 
operação pode ser executada à máquina ou à mão, muitas vezes, o único recurso. As máquinas-
UNIDADE 2 TÓPICO 3 155
ferramentas, também denominadas máquinas operatrizes, são destinadas à realização de 
qualquer trabalho de acabamento mecânico no material, como por exemplo, as prensas, 
tesouras, martelos, punções, tornos, fresadoras, plainas etc. Acrescentamos, ainda, que uma 
máquina-ferramenta deve ser construída de tal modo, que possa efetuar um determinado 
trabalho com verdadeira perfeição e economia.
1.2 CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE USINAGEM
Nesta seção abordaremos temas referentes à classificação dos processos de usinagem, 
sendo: classificação quanto ao processo de remoção do material; classificação quanto à 
geometria de ferramenta; classificação quanto à finalidade da operação de corte. 
1.2.1 Classificação quanto ao processo de remoção do material
O processo de remoção por usinagem pode ser dividido em duas grandes categorias:
• Processosconvencionais: em que as operações de corte empregam energia mecânica na 
remoção do material, principalmente por cisalhamento, no contato físico da ferramenta com 
a peça, exemplo: torneamento, furação e retificação.
• Processos especiais (não convencionais): em que as operações se utilizam de outros tipos 
de energia de usinagem (por exemplo, termelétrica), não geram marcas-padrão na superfície 
da peça e a taxa volumétrica de remoção de material é muito menor que a dos processos 
convencionais, exemplo: laser (radiação), eletroerosão (elétrons) e plasma (gases quentes).
1.2.2 Classificação quanto à geometria da ferramenta
Os processos convencionais de usinagem ainda podem ser subdivididos em duas 
classes:
• Operações de corte com ferramentas de geometria definida (arestas cortantes com formato 
e tamanho conhecidos), por exemplo, torneamento, furação, fresamento.
• Operações de corte com ferramentas de geometria não definida (partículas abrasivas com 
formatos aleatórios e compostas por arestas minúsculas de corte), por exemplo, retificação, 
brunimento, lapidação.
UNIDADE 2TÓPICO 3156
1.2.3 Classificação quanto à finalidade da operação de corte
Quanto à finalidade, as operações de usinagem podem ser classificadas em:
• Operações de desbaste, em que a usinagem, anterior a de acabamento, visa obter na peça 
a forma e dimensões próximas das finais.
• Operações de acabamento, em que a usinagem é destinada a obter na peça as dimensões 
finais, ou um acabamento especificado, ou ambos.
FONTE: Adaptado de: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfRF0AD/parametros-usinagem>. 
Acesso em: 18 mar. 2013. 
No desbaste, a superfície da peça fica cheia de sulcos produzidos pela ferramenta ao 
cortar o material, arrancando grossos cavacos.
No acabamento, ferramentas apropriadas, podendo ter a ponta arredondada, arrancam 
cavacos menores formando superfícies mais lisas.
Em resumo, podemos afirmar que o desbaste resulta uma elevada rugosidade 
na superfície da peça, em algumas situações, perceptíveis ao tato. No acabamento esta 
rugosidade assume valores reduzidos. Por rugosidade, entendemos as imperfeições surgidas 
nas superfícies das peças em virtude de um processo de usinagem. A rugosidade pode ser 
associada aos sinais de usinagem. 
Em termos de superfícies trabalhadas na usinagem podemos encontrar: superfície 
desbastada, superfície alisada e superfície retificada.
Desejando-se maior grau de perfeição que o produzido pela ferramenta, na fase de 
acabamento da peça, devemos empregar rebolos que são verdadeiras ferramentas, constituídas 
de grande número de pequenas arestas cortantes, cada uma delas podendo arrancar uma 
partícula tão pequena de metal quanto se deseja. Essa operação recebe o nome de “retificação”, 
que consiste em um processo de usinagem por abrasão, de que se retiram cavacos menores 
do que nos processos convencionais de usinagem por arrancamento de cavaco. A retificação 
é em geral feita empregando-se rebolos na máquina, ou por meio de pedras ou limas bem 
finas, manejadas manualmente.
Comparando-se a fase de desbaste à de acabamento, podemos realizar as seguintes 
observações:
• no acabamento os valores escolhidos para o número de rotações ou de golpes por minuto 
é maior;
UNIDADE 2 TÓPICO 3 157
• as ferramentas utilizadas nas duas fases, apresentam os seguintes tipos de pontas, conforme 
apresenta a figura a seguir:
FIGURA 55 – PONTAS DE FERRAMENTAS PARA DESBASTE E ACABAMENTO
FONTE: Prates e Barth (1985, p. 8)
1.3 DESCRIÇÃO DOS PRINCIPAIS PROCESSOS 
DE USINAGEM
Os processos de usinagem têm como objetivos:
• o acabamento de superfícies de peças fundidas ou conformadas mecanicamente, de 
modo a obter-se melhor aspecto superficial e dimensões mais precisas, de acordo com as 
especificações de fabricação e com o emprego;
• a obtenção de peculiaridades, impossíveis de conseguir pelos processos convencionais;
• a fabricação seriada de peças, a um custo mais baixo;
• a fabricação de uma ou poucas peças, praticamente de qualquer forma, a partir de um bloco 
de material metálico.
FONTE: Disponível em: <ftp://ftp.fem.unicamp.br/pub/em335c/apostila.pdf>. Acesso em: 18 mar. 2013. 
1.3.1 Processos de usinagem com ferramentas 
 de geometria definida
As máquinas operatrizes de usinagem têm por objetivo fundamental transformar 
fisicamente um corpo, seja no sentido geométrico (forma), seja no sentido dimensional (medida). 
Com o auxílio de um instrumento adequado, aplicado racionalmente em uma determinada 
máquina operatriz, é possível produzir um grande número de vezes o mesmo ciclo de 
transformação em peças idênticas. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/490-maquinas-operatrizes-de-
usinagem>. Acesso em: 18 mar. 2013. 
UNIDADE 2TÓPICO 3158
LEITURA COMPLEMENTAR 1
CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DOS PROCESSOS MECÂNICOS DE USINAGEM
Torneamento
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução 
com auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do 
eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo 
uma trajetória coplanar com o referido eixo. 
Quanto à forma da trajetória, o torneamento pode ser retilíneo ou curvilíneo:
• Torneamento cilíndrico – processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca 
segundo uma trajetória retilínea. O torneamento retilíneo pode ser: cilíndrico (externo, interno, 
sangramento axial), cônico (externo, interno), radial (faceamento, sangramento radial) ou 
de perfil (radial ou axial).
• Torneamento curvilíneo – Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca 
segundo uma trajetória curvilínea.
NO
TA! �
Denomina-se ferramenta de usinagem mecânica a ferramenta 
destinada à remoção de cavaco. No caso de possuir uma 
única superfície de saída, a ferramenta é chamada ferramenta 
monocortante; quando possuir mais de uma superfície de saída, é 
chamada ferramenta multicortante.
ALGUNS PROCESSOS DE TORNEAMENTO: (a) cilíndrico externo; (b) cônico externo; (c) 
curvilíneo; (d) cilíndrico interno; (e) cônico interno; (f) sangramento radial.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXVII)
UNIDADE 2 TÓPICO 3 159
Aplainamento
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas (“planas” 
e perfiladas), geradas por um movimento retilíneo alternativo (da peça ou da ferramenta). O 
aplainamento pode ser horizontal ou vertical. Quanto à finalidade, as operações de aplainamento 
podem ser classificadas ainda em: aplainamento de desbaste e aplainamento de acabamento. 
As possíveis operações de aplainamento são: aplainamento de rasgos, aplainamento de perfis, 
aplainamento de ranhuras em “T”, aplainamento de superfície côncava, aplainamento de guias.
ALGUNS PROCESSOS DE APLAINAMENTO: (a) de superfícies; (b) de perfis; (c) de rasgos de chaveta.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXVIII)
Furação
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo, geralmente cilíndrico, 
numa peça, com o auxílio de uma ferramenta geralmente multicortante. Para tanto, a ferramenta ou 
peça giram e simultaneamente a ferramenta ou peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, 
coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina. A furação subdivide-se nas operações:
• Furação em cheio: processo destinado à abertura de um furo cilíndrico numa peça, 
removendo todo o material compreendido no volume do furo final, na forma de cavaco. No 
caso de furos de grande profundidade há necessidade de ferramenta especial.
• Escareamento: processo destinado à abertura de um furo cilíndrico numa peça pré-furada.
• Furação escalonada: processo destinado à obtenção de um furo com dois ou mais diâmetros, 
simultaneamente.
• Furação de centros: processo destinado à obtenção de furos de centros, visandoa uma 
operação posterior na peça.
• Trepanação: processo de furação em que apenas uma parte de material compreendido no 
volume do furo final é reduzida a cavaco, permanecendo um núcleo maciço.
UNIDADE 2TÓPICO 3160
ALGUNS PROCESSOS DE FURAÇÃO: a) em cheio; (b) escareamento; (c) escalonada; (d) de 
centro.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXX)
Alargamento
Processo mecânico de usinagem destinado ao desbaste ou ao acabamento de furos 
cilíndricos ou cônicos com o auxílio de ferramentas geralmente multicortantes. Para tal, ou a 
peça ou a ferramenta gira deslocando-se numa trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao 
eixo de rotação da ferramenta. O alargamento pode ser de desbaste (cilíndrico, cônico) ou 
acabamento (cilíndrico, cônico).
ALGUNS PROCESSOS DE ALARGAMENTO: (a) cilíndrico de desbaste; (b) cilíndrico de acabamento; 
(c) cônico de desbaste; (d) cônico de acabamento.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXI)
Rebaixamento
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de uma forma qualquer na 
extremidade de um furo. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e a ferramenta ou a peça 
se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo de rotação da 
ferramenta. 
PROCESSOS DE REBAIXAMENTO
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXI e XXXII)
UNIDADE 2 TÓPICO 3 161
NO
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As operações indicadas nas figuras são denominadas por alguns 
autores, de escareamento.
Mandrilamento
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução 
com o auxílio de uma ou várias ferramentas de barra. Para tanto, a ferramenta gira e a peça 
ou a ferramenta se deslocam simultaneamente segundo uma trajetória determinada.
ALGUNS PROCESSOS DE MANDRILAMENTO: (a) cilíndrico; (b) radial; (c) cônico.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXII)
Fresamento
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com 
o auxílio de ferramentas geralmente multicortantes. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou 
a ferramenta se deslocam segundo uma trajetória qualquer. Distinguem-se dois tipos básicos 
de fresamento: tangencial e frontal. Há casos em que os dois tipos básicos de fresamento 
comparecem simultaneamente, podendo haver ou não predominância de um sobre outro.
• Fresamento cilíndrico tangencial: processo de fresamento destinado à obtenção de 
superfície plana paralela ao eixo de rotação da ferramenta. Quando a superfície obtida não 
for plana ou o eixo de rotação da ferramenta for inclinado em relação à superfície originada 
na peça, será considerado um processo especial de fresamento tangencial.
• Fresamento frontal: processo de fresamento destinado à obtenção de superfície plana 
perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta.
UNIDADE 2TÓPICO 3162
ALGUNS PROCESSOS DE FRESAMENTO: (a) cilíndrico tangencial; (b) cilíndrico tangencial concordante; 
(c) cilíndrico tangencial discordante; (d) frontal; (e) frontal de canal com fresa de topo; (f) composto.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXII e XXXIV)
Serramento
 
Processo mecânico de usinagem destinado ao seccionamento ou recorte com auxílio de 
ferramentas multicortantes de pequena espessura. Para tanto, a ferramenta gira ou se desloca, 
ou executa ambos os movimentos e a peça se desloca ou se mantém parada. O serramento 
pode ser retilíneo (alternativo, contínuo) e circular.
• Serramento retilíneo: processo de serramento no qual a ferramenta se desloca segundo 
uma trajetória retilínea com movimento alternativo ou não (contínuo).
• Serramento circular: processo de serramento no qual a ferramenta gira ao redor de seu 
eixo e a peça ou a ferramenta se desloca.
ALGUNS PROCESSOS DE SERRAMENTO: (a) alternativo; (b) contínuo; (c) circular.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXVI)
Brochamento
Operação que consiste em arrancar linear e progressivamente cavaco da superfície de 
um corpo, mediante uma sucessão ordenada de fios de corte. Nesta operação, a ferramenta 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 163
multicortante executa movimento de translação, enquanto que a peça permanece estática. 
A superfície usinada resultante em geral é curva. O grau de acabamento do brochamento é 
superior. O processo é caro devido ao custo da ferramenta. O brochamento pode ser interno 
ou externo.
PROCESSOS DE BROCHAMENTO
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXVI)
Roscamento
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de filetes, por meio da abertura 
de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de 
revolução. Para tanto, a peça ou a ferramenta gira e uma delas se desloca simultaneamente 
segundo uma trajetória retilínea paralela ou inclinada ao eixo de rotação. O roscamento pode 
ser interno ou externo.
ALGUNS PROCESSOS DE ROSCAMENTO: (a) externo com ferramenta de perfil único; (b) interno com 
ferramenta de perfil múltiplo; (c) interno com macho.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XXXVIII e XL)
FONTE: Adaptado de: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABCBYAL/apostila-completa-
usinagem>. Acesso em: 18 mar. 2013. 
1.3.2 Processos de usinagem com ferramentas 
 de geometria não definida
Nesta seção apresentaremos os temas referentes aos processos de usinagem com 
ferramentas de geometria não definida. Entre os assuntos abordados estão: retificação; 
UNIDADE 2TÓPICO 3164
brunimento; lapidação; polimento; espelhamento; lixamento; jateamento; superacabamento; 
afiação; limagem e tamboreamento. 
1.3.2.1 Retificação
Existem muitas situações de manufatura onde a peça a ser trabalhada tem material 
muito duro, ou muito frágil, ou sua forma é muito difícil de produzir bons resultados de forma 
suficientemente acurada por qualquer dos outros métodos de corte mencionados anteriormente.
A retificação é o processo de usinagem destinado à obtenção de superfícies com o 
auxílio de ferramenta abrasiva de revolução. Para tanto, a ferramenta abrasiva gira e a peça 
ou a ferramenta se desloca segundo uma trajetória determinada, podendo a peça girar ou não. 
A retificação pode ser tangencial ou frontal.
• Retificação tangencial: processo de retificação executado com a superfície de revolução 
da ferramenta. Pode ser: cilíndrica (externa ou interna, de revolução ou não, com diferentes 
avanços da ferramenta ou da peça); cônica (externa ou interna, com diferentes avanços da 
ferramenta ou da peça); de perfis; plana; sem centros (com avanço longitudinal da peça ou 
radial do rebolo).
• Retificação frontal: processo de retificação executado com a face do rebolo. É geralmente 
executada na superfície plana da peça, perpendicularmente ao eixo do rebolo. A retificação 
frontal pode ser com avanço retilíneo ou circular da peça.
FONTE: Disponível em: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte1.pdf>. 
Acesso em: 19 mar. 2013.
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Ferramenta abrasiva de revolução: denomina-se usinagem por 
abrasão ao processo mecânico de usinagem em que são empregados 
abrasivos ligados ou soltos. Segundo a Norma ABNT PB26, 
ferramenta abrasiva é aquela constituída de grãos abrasivos ligados 
por aglutinante, com formas e dimensões definidas. A ferramenta 
abrasiva com a forma de superfície de revolução adaptável a um 
eixo é denominada rebolo abrasivo. Não são considerados rebolos 
abrasivos rodas ou discos de metal, madeira, tecido, papel, tendo 
uma ou várias camadas de abrasivos na superfície.
FONTE: Disponível em: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/
ApostilaUsinagem_Parte1.pdf>. Acesso em: 19 mar. 2013.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 165
A retificação é um processo muito utilizado na indústria metal-mecânica. Muitas das 
peças usinadas têm a retificação como a última operação de uma ou várias de suas superfícies. 
Diniz et al. (1999) aponta suas principais características como: possibilidade de obtenção de 
tolerâncias apertadas (tolerância dimensional entreIT4 e IT6 e tolerância geométrica compatível 
e de baixas rugosidades (Ra de 0,2 a 1,6 µm)); baixa capacidade de remoção de cavaco. Assim, 
em geral, é um processo de acabamento.
Até há bem pouco tempo, a retificação, por ser um processo abrasivo de 
usinagem, era um dos únicos processos utilizados em peças que já haviam 
sido endurecidas por tratamento térmico. Atualmente, parte destas operações, 
principalmente as realizadas em superfícies de revolução, tem sido substituída 
por outros processos, como o torneamento, por exemplo. Este fato se explica 
pelo surgimento de materiais de ferramentas como o nitreto de boro cúbico e 
o material cerâmico, que podem ser utilizados para o torneamento de peças 
duras e também devido à melhoria das características de projeto e constru-
ção das máquinas-ferramentas. O torneamento tem substituído a retificação 
cilíndrica externa (e, às vezes, interna) em muitos processos produtivos que 
exijam tolerância dimensional na casa de IT5. Por outro lado, novos desen-
volvimentos têm ocorrido com o processo de retificação, tais como: novos 
materiais para ferramentas (CBN e diamante como material do grão abrasivo 
do rebolo); projeto mecânico mais moderno da máquina retificadora (mancais 
e guias hidrostáticas, mecanismos de compensação da deformação térmica, 
etc.). Assim, pode-se dizer que o espaço que a retificação tem perdido para 
outros processos sempre que a ordem de tolerância é IT5 ou maior, tem sido 
recuperado em situações em que as classes de tolerâncias são mais apertadas, 
como IT4 ou menor. (SOUZA, 2011, p. 14-15).
FIGURA 56 – ALGUNS PROCESSOS DE RETIFICAÇÃO: (a) cilíndrico externa com avanço longitudinal; 
(b) tangencial plana; (c) frontal com avanço retilíneo da peça; (d) cônica externa com avanço longitudinal; 
(e) cilíndrica interna com avanço longitudinal; (f) cilíndrica sem centros com avanço longitudinal contínuo 
da peça.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XLI e XLII)
 
De acordo com Diniz et al. (1999, p. 5), os processos de retificação podem ser 
classificados em função dos seguintes critérios:
UNIDADE 2TÓPICO 3166
A) Dureza da peça usinada:
• retificação mole ou verde – realizada antes do tratamento térmico, com a peça ainda mole, 
para gerar superfícies precisas que sirvam de referência para outras operações de usinagem;
• retificação dura – realizada depois do tratamento térmico, com a peça já endurecida, com 
o fim de conferir as dimensões finais à peça usinada.
B) Superfície a ser usinada.
QUADRO 15 – SEGUNDO A SUPERFÍCIE USINADA
A) Retificação 
Cilíndrica
- Externa - entre pontas
- de mergulho
- longitudinal (ou passagem)
- sem centros
- mergulho
- longitudinal (ou passagem)
- Interna
B) Retificação Plana
- Tangencial
- Frontal
C) Retificação de 
Perfis
FONTE: Disponível em: <http://images.engenhariagilberto.multiply.multiplycontent.com/attachment/0/
RbS0DAoKCrgAABeWKsU1/Tec_Usi_EGI_07.pdf?key=engenhariagilberto:journal:42&nm
id=18560711>. Acesso em: 19 mar. 2013.
LEITURA COMPLEMENTAR 2
PROCESSOS DE USINAGEM COM FERRAMENTAS DE GEOMETRIA NÃO DEFINIDA
Brunimento
Processo mecânico de usinagem por abrasão empregado no acabamento de furos 
cilíndricos de revolução, no qual todos os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante 
contato com a superfícies da peça e descrevem trajetórias helicoidais. Para tanto, a ferramenta 
ou a peça gira e se desloca axialmente com movimento alternativo (figura a seguir a).
Lapidação 
Processo mecânico de usinagem por abrasão executado com abrasivo aplicado por 
porta-ferramenta adequado, com objetivo de se obter dimensões especificadas da peça (Fig. 
a seguir b).
UNIDADE 2 TÓPICO 3 167
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Dimensões especificadas da peça: segundo a Padronização Brasileira 
ABNT PB26, abrasivo é um produto natural ou sintético, granulado, 
usado de várias formas, com a finalidade de remover o material das 
superfícies das peças até o desejado.
Polimento
Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual a ferramenta é constituída por 
um disco ou conglomerado de discos revestidos de substâncias abrasivas (figura a seguir c).
PROCESSOS DE USINAGEM POR ABRASÃO: (a) brunimento; (b) lapidação; (c) polimento
FONTE: Ferraresi (1977, p. XLII e XLIV)
Espelhamento
Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual é dado o acabamento final da peça por 
meio de abrasivos, associados a uma porta-ferramenta específica para cada tipo de operação, 
com o fim de se obter uma superfície especular.
Lixamento
Processo mecânico de usinagem por abrasão executado por abrasivo aderido a uma tela e 
movimentado com pressão contra a peça (figura a seguir a).
Jateamento
 Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual as peças são submetidas a um 
jato abrasivo, para serem rebarbadas ou receberem um acabamento (figura a seguir b).
UNIDADE 2TÓPICO 3168
PROCESSOS DE USINAGEM POR ABRASÃO: (a) LIXAMENTO COM FITA ABRASIVA; (b) 
JATEAMENTO
FONTE: Ferraresi (1977, p. XLIV)
Superacabamento
 Processo mecânico de usinagem por abrasão, empregado no acabamento 
de peças, no qual os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante contato com 
a superfície da peça. Para tanto, a peça gira lentamente e, a ferramenta se desloca com 
movimento alternativo de pequena amplitude e frequência relativamente grande. O processo 
pode ser cilíndrico (figura a seguir a) ou plano (figura a seguir b).
USINAGEM DE SUPERACABAMENTO: (a) CILINDRÍCO (b) PLANO
FONTE: Ferraresi (1977, p. XLII)
Afiação
Processo mecânico de usinagem por abrasão, no qual é dado o acabamento das 
superfícies da cunha cortante da ferramenta, com o fim de habilitá-la a desempenhar sua função. 
Desta forma, são obtidos os ângulos finais da ferramenta. A figura a seguir mostra o processo 
de afiação de uma ferramenta (bit) de aço-rápido utilizando um esmeril (pedra abrasiva).
Limagem
UNIDADE 2 TÓPICO 3 169
Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com 
o auxílio de ferramentas multicortantes (elaboradas por picagem) de movimento contínuo ou 
alternativo. O processo contínuo se dá por lima de segmentos em forma de fita (figura a seguir 
b) e o processo alternativo através de ferramenta manual.
Tamboreamento
 
Processo mecânico de usinagem no qual as peças são colocadas no interior de um 
tambor rotativo, juntamente ou não com materiais especiais, para serem rebarbadas ou 
receberem acabamento. A figura a seguir (c) esquematiza o processo.
PROCESSOS DE USINAGEM POR ABRASÃO: (a) AFIAÇÃO; (b) LIMAGEM CONTÍNUA; (c) 
TAMBOREAMENTO.
FONTE: Ferraresi (1977, p. XL e XLIV)
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAUvoAK/processos-usinagem>. 
Acesso em: 19 mar. 2013. 
LEITURA COMPLEMENTAR 3
PARÂMETROS DE ENTRADA E SAÍDA DO PROCESSO
O planejamento de processos é um procedimento de tomada de decisões com o objetivo 
de obter um plano de processo econômico. Desta forma, o planejamento deve levar em conta que:
• Os parâmetros a serem considerados são: geometria da peça; matéria-prima; acabamento 
superficial; tolerâncias geométricas; tratamentos térmicos e superficiais; tamanho do lote 
(quantidade).
• As restrições devem ser tecnológicas e independentes da sequência escolhida de 
processos de usinagem, máquinas-ferramentas e operações de corte. Estas dependem da 
disponibilidade de:
- Peça: restrições relativas ao material, à geometria, às dimensões etc. Deve-se considerar 
a rugosidade e as tolerâncias dimensionais e geométricas relacionadas ao processo e aos 
máximos valores de avanço e profundidade de corte. Alguns pesquisadores consideram os 
UNIDADE 2TÓPICO 3170
valores máximos de velocidade e profundidade de corte dependentes do material.
- Máquinas-ferramentas: o processo de usinagem gera esforços dinâmicos que excitam a 
estrutura da máquinae a peça usinada como resultado em algumas situações a superfície 
pode ficar ondulada ou com marcas.
- Ferramentas de corte: velocidade de corte acima de um determinado limite altera o 
mecanismo de desgaste da ferramenta. O avanço e a geometria da ferramenta influem na 
rugosidade gerada na superfície usinada. As dimensões da ferramenta limitam a profundidade 
de corte.
- Tecnologia: com base na teoria de usinagem pode-se dizer que existem limites mínimo e 
máximo para os valores de profundidade de corte, avanço e velocidade de corte. Valores 
baixos de avanço e profundidade: retorno elástico ou abrasivo; valores altos: desgaste de 
cratera. Velocidade de corte alta: desgaste por difusão; baixa: aresta postiça de corte. Os 
limites podem ser estimados com base no material a ser usinado na ferramenta.
- Usuário/operador: o operador pode limitar por prática os valores de avanço, profundidade 
e velocidade de corte.
• Os critérios de otimização devem ser econômicos, visando sempre maximizar a taxa de 
retorno com: máxima produção; mínimo custo; máxima produtividade.
• As decisões a tomar envolvem a escolha do processo de usinagem, o detalhamento das 
operações de corte e a seleção de diferentes parâmetros do processo, tais como: máquina-
ferramenta; tipo de fixação e localização; ferramentas de corte; trajetórias das ferramentas; 
condições de corte.
Dentre as variáveis envolvidas no processo de fabricação com formação de cavaco, 
existem aquelas nas quais se podem intervir (variáveis independentes de entrada) e aquelas 
nas quais não se podem (variáveis dependentes de saída), já que sofrem influência da mudança 
nos parâmetros de entrada. A próxima figura resume as relações entrada/saída associadas 
com o processo de torneamento.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 171
RELAÇÕES DE ENTRADA E SAÍDA EM TORNEAMENTO
FONTE: Souza (2011, p. 24)
 
As variáveis independentes de entrada são: material da peça, material da ferramenta, 
geometria da ferramenta, parâmetros de corte e máquina-ferramenta.
 
As variáveis dependentes de saída são determinadas pelo processo, baseando-se na 
prévia seleção das variáveis independentes de entrada. Uma maneira de controlar o processo de 
usinagem é atuar diretamente nas variáveis de entrada (independentes) e mensurar seu efeito 
através da medida de variáveis dependentes de saída. As condições ideais para um determinado 
processo de usinagem podem ser determinadas com um melhor aproveitamento da ferramenta 
de corte e uma melhor taxa de remoção de material. Desta forma, a pessoa responsável pelo 
controle da produção trabalha na supervisão destas variáveis, usualmente indiretas.
As variáveis independentes de saída importantes são: tipo de cavaco; força e potência 
de corte; temperatura na região de corte; vibrações; falhas na ferramenta de corte; acabamento 
da superfície usinada; tamanho e propriedades finais da peça ou do componente etc.
As propriedades físicas, químicas e mecânicas do material da peça bruta (dureza, 
resistência à tração, composição química, inclusões, afinidade química com o meio 
lubrirrefrigerante ou com a ferramenta, microestrutura, encruamento etc.) podem ser 
especificadas ou previamente conhecidas.
UNIDADE 2TÓPICO 3172
NO
TA! �
Na Unidade 1 de seu Caderno de Estudos fizemos breves 
comentários sobre as características dos materiais de engenharia. 
Na Unidade 2, também houve comentários sobre os tratamentos 
térmicos dos materiais. Convidamos o aluno a recuperar e articular 
os conhecimentos básicos apreendidos no Caderno de Ciência e 
Propriedade de Materiais.
A seleção dos processos de usinagem é feita com base na análise da capacidade do 
processo de executar o formato geométrico da peça com a exatidão e o acabamento superficial 
requeridos.
 
Inicialmente selecionam-se os grupos de processos compatíveis com o tamanho e 
a forma geométrica da peça a ser usinada (axissimétrica ou prismática) e com as possíveis 
características adicionais (furos, roscas, cavidades etc.). A tabela a seguir mostra os grupos 
conforme o formato da superfície.
GRUPOS DE PROCESSOS DE USINAGEM DE ACORDO COM O FORMATO DESEJADO DA PEÇA
FONTE: Souza (2011, p. 27)
UNIDADE 2 TÓPICO 3 173
DIC
AS!
Uma seção transversal que, ao girar em torno de um eixo, origina um 
sólido de revolução que corresponde a uma peça axissimétrica. Uma 
superfície prismática é aquela gerada por uma reta que se desloca 
paralelamente a si mesma acompanhando uma linha poligonal 
aberta ou fechada; prisma é o sólido limitado por uma superfície 
prismática fechada e por dois planos paralelos.
Uma vez selecionado o grupo de processos de usinagem, a seleção final será feita com 
base no acabamento superficial e também nas tolerâncias dimensionais geométricas requeridas.
A geometria de uma peça (tamanho e forma) pode ser gerada através de processos 
anteriores, ou pode ser selecionada a partir da matéria-prima padrão para usinagem. Geralmente 
estas variáveis influenciam diretamente no processo de usinagem ou nos parâmetros que são 
selecionados, como por exemplo, a profundidade de corte.
FONTE: Disponível em: <http://www.chasqueweb.ufrgs.br/~ajsouza/ApostilaUsinagem_Parte1.pdf>. 
Acesso em: 19 mar. 2013. 
1.4 MATERIAL DA FERRAMENTA DE CORTE
Quando temos a intenção de projetar uma ferramenta de corte, a primeira dificuldade 
está na escolha da matéria-prima para confecção desta ferramenta que, indubitavelmente é 
uma tarefa de grande responsabilidade.
Para realizarmos uma escolha consciente devemos ter conhecimento das características 
do material que desejamos trabalhar. Também poderíamos mencionar as condições impostas 
pelo trabalho a ser realizado como indispensáveis a esta escolha, ou seja:
• A presença de choques.
• Dureza do material trabalhado.
• Presença de temperatura etc.
É conveniente frisarmos que um material não apresenta todas estas propriedades 
simultaneamente e que deveremos saber optar pelo material mais correto para cada caso em 
função das condições anteriormente expostas.
UNIDADE 2TÓPICO 3174
O primeiro metal surgiu quando pedras de minério de ferro foram usadas em fogueiras 
para aquecer as cavernas. Pelo efeito combinado do calor e da adição de carbono pela madeira 
carbonizada, o minério transformou-se em metal. A evolução ao longo dos séculos levou a 
sofisticação dos métodos de fabricação e combinações de elementos, resultando nos materiais 
de alto desempenho hoje disponíveis.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4805-materiais-para-
ferramentas-de-corte>. Acesso em: 19 mar. 2013.
FIGURA 57 – FERRAMENTAS DE PEDRA LASCADA
FONTE: Souza (2011, p. 6)
Um material de corte deve combinar diversas características e propriedades para um 
bom desempenho na operação de usinagem:
• Elevada dureza a frio e a quente.
• Tenacidade.
• Resistência ao desgaste por abrasão.
• Estabilidade química.
• Custo e facilidade de obtenção.
Para que as ferramentas tenham essas características e o desempenho esperado, elas 
precisam ser fabricadas com o material adequado, que deve estar relacionado:
• À natureza do produto a ser usinado em função do grau de exatidão e custos.
• Ao volume da produção.
• Ao tipo de operação: corte intermitente ou contínuo, desbastamento ou acabamento, 
velocidade alta ou baixa etc.
• Aos detalhes de construção da ferramenta: ângulos de corte, e de saída, métodos de fixação, 
dureza etc..
• Ao estado da máquina-ferramenta.
• Às características do trabalho.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 175
Levando isso em consideração, os materiais mais utilizados na fabricação de ferramentas 
de corte são:
QUADRO 16 – MATERIAIS MAIS UTILIZADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS DE CORTE
1. Aço-carbono: usado em ferramentas pequenas para trabalhos em baixas velocidades de corte e baixas 
temperaturas (até 200°C),porque a temperabilidade é baixa, assim como a dureza a quente.
2. Aços-ligas médios: são usados na fabricação de brocas, machos, tarraxas e alargadores e não 
têm desempenho satisfatório para torneamento ou fresagem de alta velocidade de corte porque sua 
resistência a quente, até 400°C, é semelhante à do aço-carbono. Eles são diferentes dos aços-carbonos 
porque contêm cromo e molibdênio, que melhoram a temperabilidade. Apresentam também teores de 
tungstênio, o que melhora a resistência ao desgaste.
3. Aços rápidos: apesar do nome, as ferramentas fabricadas com esse material são indicadas para 
operações de baixa e média velocidade de corte. Esses aços apresentam dureza a quente, até 600°C, 
e resistência ao desgaste. Para isso recebem elementos de liga como o tungstênio, o molibdênio, o 
cobalto e o vanádio.
4. Ligas não ferrosas: têm elevado teor de cobalto, são quebradiças e não são tão duras quanto 
os aços especiais para ferramentas quando em temperatura ambiente. Porém, mantêm a dureza em 
temperaturas elevadas e são usados quando se necessita de grande resistência ao desgaste. Um 
exemplo desse material é a estelite, que opera muito bem até 900°C e apresenta bom rendimento na 
usinagem de ferro fundido.
5. Metal duro (ou carboneto sinterizado): compreende uma família de diversas composições de 
carbonetos metálicos (de tungstênio, de titânio, de tântalo, ou uma combinação dos três) aglomerados 
com cobalto e produzidos por processo de sinterização (vide Figura 108 em no tópico de metalurgia 
do pó). Esse material é muito duro e, portanto, quebradiço. Por isso, a ferramenta precisa estar bem 
presa, devendo-se evitar choques e vibrações durante seu manuseio. O metal duro está presente na 
ferramenta em forma de pastilhas que são soldadas ou grampeadas ao corpo da ferramenta que, por 
sua vez, é feito de metal de baixa liga. Essas ferramentas são empregadas para velocidades de corte 
elevadas e usadas para usinar ferro fundido, ligas abrasivas não ferrosas e materiais de elevada dureza 
como o aço temperado. Opera bem em temperaturas até 1300°C.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAwOEAL/processo-fabricao>. 
Acesso em: 19 mar. 2013.
O metal-duro é composto de carbonetos metálicos em forma de minúsculas partículas 
que são incrustadas em metal ligante. Os componentes mais importantes são o carboneto de 
tungstênio (WC) denominado fase a (determina a resistência ao desgaste) e o metal ligante 
cobalto (Co) denominado fase b (determina a tenacidade). Com o tempo, outros componentes 
foram adicionados a essa composição básica. A adição de carbonetos de titânio (TiC) (aumentar 
a resistência à craterização), de tântalo (TaC) e de nióbio (NbC) (maior tenacidade ao MD) 
denominados fase g, melhoraram muito a performance das ferramentas de metal-duro quanto 
a prevenir desgastes que se originam nos processos de formação de cavacos particulares a 
cada tipo de material. Mais tarde, os pesquisadores descobriram a possibilidade de se revestir 
a superfície das pastilhas com finas camadas de fase g. Este revestimento pode ser obtido 
tanto pelo processo CVD (Chemical Vapor deposition), quanto pelo processo PVD (Physical 
Vapor deposition). Estas camadas, que medem de 3 a 5 µm de espessura, proporcionam 
maior durabilidade à aresta de corte, pois a camada extrafina e extremamente dura sobre o 
núcleo tenaz permitiu que uma mesma partilha suportasse tanto maiores esforços de corte (em 
operações de desbaste) quanto altas velocidades (em operações de acabamento).
UNIDADE 2TÓPICO 3176
A Norma ISO 513 (2004) (classification and application of hard cutting materials for metal 
removal with defined cutting edges – designation of main groups and groups of application) 
apresenta a classificação de grupos de ferramentas. A letra de designação da classe é sempre 
acompanhada de um número que representa a tenacidade à resistência ao desgaste da 
ferramenta: quanto maior o número, maior a tenacidade e menor a resistência ao desgaste.
A subdivisão dentro de cada classe de metal-duro (P, M, K) depende principalmente de:
• A composição química do material da ferramenta, incluindo a qualidade e quantidade de 
carbonetos. Por exemplo, a presença de TiC garante maior resistência ao desgaste, e uma 
maior quantidade de Co garante maior tenacidade.
• O tamanho dos grãos de carboneto: quanto mais finos, maior a tenacidade da ferramenta, 
aliada a uma maior dureza média.
Comumente pode-se encontrar nos catálogos de fornecedores referências sobre o 
grau de dureza e tenacidade das distintas classes de metal-duro, incluindo informações sobre 
os seus materiais constituintes. Essas informações são úteis para a escolha e adequação 
da ferramenta ao processo de usinagem que se deseja executar. A tabela da figura a seguir 
mostra esta designação.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfTaoAB/apostila-usinagem-parte1>. 
Acesso em: 19 mar. 2013.
Os principais fatores que afetam na escolha da pastilha de metal duro (composto de 
carbonetos e cobalto) a ser empregada na usinagem dos materiais são, conforme CIMM (2012): 
• material da peça (por exemplo, aços, aços inoxidáveis ou ferro fundido);
• operação (desbaste, usinagem média ou acabamento); 
• condição de usinagem (boa, média ou difícil).
Estes fatores estão ilustrados na figura 64.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 177
FIGURA 58 – CLASSIFICAÇÃO DOS METAIS DUROS
FONTE: ISO 513 (2004 apud Souza, 2011, p. 35)
FIGURA 59 – SELEÇÃO DA PASTILHA DE METAL DURO
FONTE: CIMM (2012)
UNIDADE 2TÓPICO 3178
Ainda existem outros materiais usados na fabricação de ferramentas para usinagem, 
porém de menor utilização por causa de altos custos e do emprego em operações de alto nível 
tecnológico. Esses materiais são: cerâmica de corte, como a alumina sinterizada e o corindo, 
os Cermet (compostos de cerâmica e metal) e materiais diamantados, como o diamante 
policristalino (PCD) e o boro policristalínico (PCB). 
QUADRO 17 – MATERIAIS USADOS NA FABRICAÇÃO DE FERRAMENTAS PARA USINAGEM
Os cermets como materiais de ferramentas de corte possuem as seguintes características: 
baixa tendência à formação de gume postiço, boa resistência à corrosão, boa resistência ao desgaste, 
resistência à temperatura elevada, alta estabilidade química. Estes materiais têm campos de aplicação 
contraditórios devido à fama de suscetíveis à repentina e imprevisível falha das pastilhas. De acordo 
com o CIMM (2012), alguns fornecedores especificam o uso somente se os fatores operativos no 
torneamento de acabamento estiverem exatamente corretos; outros indicam uma área ampla de 
utilização, incluindo o exigente semiacabamento. Além disso, os cermets são amplamente usados no 
fresamento de materiais de peças duros com êxito. Assim, parece não haver diretrizes bem definidas 
sobre onde os cermets se encaixam na usinagem.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4817-cermet>. Acesso 
em: 19 mar. 2013.
As cerâmicas são encontradas em dois tipos básicos para fabricação de ferramentas: a base de 
óxido de alumínio e a base de nitreto de silício. Estes materiais apresentam como características: alta 
dureza a quente (1600°C), não reage quimicamente com o aço; longa vida da ferramenta, usados com 
alta velocidade de corte e não formam gume postiço. As aplicações das cerâmicas incluem usinagem 
em ferro fundido, aço endurecido (hard steels) e ligas resistentes ao calor (heat resistant alloys). 
Contudo, exigem a utilização de máquinas-ferramentas com extrema rigidez e potência disponível. 
De acordo com o CIMM (2012), as recomendações de usinagem com ferramentas cerâmicas incluem:
• Usinagem a seco para evitar choque térmico.
• Evitar cortes interrompidos.
• Materiais que não devem ser usinados: 
- Alumínio, pois reage quimicamente. 
- Ligas de titânio e materiais resistentes ao calor, pelatendência de reagir quimicamente, devido a 
altas temperaturas envolvidas durante o corte. 
- Magnésio, berílio e zircônio, por inflamarem na temperatura de trabalho da cerâmica.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4818-ceramica>. Acesso 
em: 19 mar. 2013.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 179
O nitreto de boro cúbico cristalino (CBN) é um material relativamente jovem, introduzido 
nos anos 50 e mais largamente nos anos 80, devido à exigência de alta estabilidade e potência da 
máquina-ferramenta. Estes materiais de ferramentas são recomendados para usinagem a seco (para 
evitar o choque térmico) e alta velocidade de corte e baixa taxa de avanço (low feed rates). O CBN, 
comercialmente conhecido pelos nomes de amborite, sumiboron e borazon, possui como características:
• São mais estáveis que o diamante, especialmente contra a oxidação. 
• Dureza elevada.
• Alta resistência a quente. 
• Excelente resistência ao desgaste. 
• Relativamente quebradiço.
• Alto custo.
• Excelente qualidade superficial da peça usinada. 
• Envolve elevada força de corte devido à necessidade de geometria de corte negativa, alta fricção 
durante a usinagem e resistência oferecida pelo material da peça. 
As aplicações do nitreto de boro cúbico incluem:
• Usinagem de aços duros.
• Usinagem de desbaste e de acabamento. 
• Cortes severos e interrompidos.
• Peças fundidas e forjadas.
• Peças de ferro fundido coquilhado. 
• Usinagem de aços forjados.
• Componentes com superfície endurecida. 
• Ligas de alta resistência a quente (heat resistant alloys); 
• Materiais duros (98HRC). Se o componente for macio (soft), maior será o desgaste da ferramenta. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4821-cbn>. Acesso em: 
19 mar. 2013.
Os diamantes para materiais de ferramentas de corte apresentam-se no tipo monocristalino ou 
policristalino. Os diamantes monocristalinos, dos tipos carbonos, ballos e borts, são os materiais que 
apresentam como característica marcante sua maior dureza, podendo ser empregados na usinagem 
de ligas de metais, latão, bronze, borracha, vidro, plástico etc. Por outro lado, o diamante policristalino, 
material sintético obtido em condições de extrema pressão e temperatura apresenta propriedades 
semelhantes ao encontrado no diamante natural, porém mais homogêneo. Os diamantes policristalinos 
são usados na usinagem na usinagem de materiais não ferrosos e sintéticos. 
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAcH8AH/ferramentas-usinagem>. 
Acesso em: 19 mar. 2013.
UNIDADE 2TÓPICO 3180
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AS!
Os diamantes monocristalinos apresentam a característica de 
anisotropia dos materiais. A grande vantagem da utilização do 
diamante monocristalino como ferramenta de corte está na 
possibilidade de afiação extrema, com raios de até algumas dezenas 
de nanômetros. O diamante monocristalino é hoje o único material 
de ferramenta que permite graus de afiação do gume até quase o 
nível de um raio atômico de carbono. Comparado às ferramentas 
de metal duro, metais duros revestidos, diamantes policristalinos 
(polycrystalline diamond - PCD), entre outros, o domínio das 
ferramentas de diamante monocristalino é praticamente absoluto. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_
didatico/4824-diamante-texto-mais-detalhado>. Acesso em: 19 
mar. 2013.
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TA! �
Um material isotrópico possui as mesmas propriedades físicas 
e mecânicas (por exemplo: dureza, resistência e módulo de 
elasticidade) em todas as direções. Já um material anisotrópico 
tem comportamento não uniforme nas várias direções do material.
Sendo recomendadas para usinagem fina, pelo grau de afiação do gume alcançado e em 
aplicações que exigem ferramentas de alta dureza (por exemplo, furação de poços de petróleo), 
as ferramentas de diamante, entretanto, não podem ser usadas na usinagem de materiais 
ferrosos devido à afinidade do carbono com o ferro e não pode ser usada em processos com 
temperaturas acima de 900°C devido à grafitização do diamante. 
Na figura (parte a) a seguir, temos um quadro comparativo das propriedades de 
resistência ao desgaste, velocidade de corte, dureza a quente dos materiais para ferramentas 
em contraposição às suas resistências à flexão e tenacidade. Na figura (parte b) verifica-
se cronologicamente a evolução da velocidade de corte em função dos novos materiais 
desenvolvidos para ferramentas de corte.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 181
FIGURA 60 – COMPARATIVO DE PROPRIEDADES DE MATERIAIS PARA FERRAMENTAS
FONTE: CIMM (2012)
1.4.1 Materiais e ferramentas abrasivas
Os materiais abrasivos podem ser usados sob a forma de grãos soltos, de rebolos, de 
pedras, de bastões, ferramentas para retificar ou para outras operações de acabamento e também 
como cobertura de outros materiais. Têm a capacidade para cortar materiais excessivamente 
duros para outras ferramentas, como também permitem obter melhor acabamento e manter 
tolerâncias mais apertadas do que poderiam ser obtidas economicamente, por outros meios, 
na maioria dos materiais (DOYLE, 1962).
Nos processos de remoção abrasiva a ferramenta é feita de partículas abrasivas de 
formas e geometria irregulares, e são colocadas juntas por ligações compatíveis como num 
disco de retificação. 
A ferramenta de retificação, denominada então de rebolo, é um corpo, em geral cilíndrico, 
formado pelo material aglomerante ou liga, cuja função é reunir os inúmeros e pequenos grãos 
abrasivos, que vão entrar em contato com a peça e realizar a usinagem. Assim, cada grão 
abrasivo retira uma quantidade minúscula de material da peça (cortam como dentes quando o 
rebolo roda em alta velocidade e é encostado à peça a ser usinada), o que confere à retificação 
a possibilidade de obtenção de tolerâncias bastante apertadas.
FONTE: Disponível em: <http://images.engenhariagilberto.multiply.multiplycontent.com/attachment/0/
RbS0DAoKCrgAABeWKsU1/Tec_Usi_EGI_07.pdf?key=engenhariagilberto:journal:42&nm
id=18560711>. Acesso em: 19 mar. 2013.
As propriedades de um rebolo que determinam as suas características são o tipo e o 
tamanho do abrasivo, a proximidade dos grãos entre si, o tipo e quantidade da liga ou agentes 
de cobertura ou adesivos.
UNIDADE 2TÓPICO 3182
As principais substâncias abrasivas utilizadas em retificação e processos correlatos são:
1. Óxido de alumínio, quimicamente Al2O3, também conhecida comercialmente como Alundum 
e Aloxite.
2. Carbureto de silício, SiC, conhecido comercialmente com Carborundum e Crystolon.
3. Nitreto de boro (cúbico) – CBN e 
4. Diamante.
Normalmente estes materiais têm alta rigidez (E= 50 x 106 psi → 350 GPa), o que significa 
que eles não se deformam consideravelmente sob as forças encontradas nos processos de 
retificação.
O uso destes processos é limitado por:
1. Remoção de material de superfícies duras ou tratadas termicamente.
2. Pouquíssimo volume de material removido.
3. Controle preciso de dimensões e tolerância.
As propriedades mais importantes de um material abrasivo são: (1) dureza, (2) 
tenacidade e (3) resistência ao atrito. Outro aspecto importante a ser mencionado é quanto ao 
fenômeno da fadiga no grão abrasivo. Na próxima figura são representados esquematicamente 
dois tipos distintos de fadiga: desgaste por atrito e por fratura.
FIGURA 61 – FADIGA EM GRÃOS ABRASIVOS
FONTE: Adaptado de Al-Qureshi (1994)
 
À medida que o grão se desgasta, a ponta de corte fica “cega” e o corte se torna 
ineficiente, passando então a ocorrer desgaste por atrito. Antes da ponta se tornar totalmente 
cega, o grão precisa ter a capacidade de fraturar com novos e pontiagudos pontos de corte 
que voltam a cumprir sua função.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 183
Esta propriedade é conhecida como fragilidade, consequentemente, os dois requisitos 
básicos para um grão abrasivosão:
• Deve ter resistência à fadiga.
• Deve ser suficientemente frágil. 
Quando o grão não pode mais cortar eficientemente, ele deve sair do esmeril de forma 
que novos grãos iniciem sua função de cortar. Tal esmeril, desta forma, se “autoafia”.
De acordo com Al-Qureshi (1994), na retificação a força sobre o grão abrasivo aumenta 
com o aumento da velocidade da peça trabalhada e da profundidade do corte e diminuição 
do número de pontos de corte (estrutura aberta), velocidade e diâmetro do esmeril. Logo, um 
aumento da força significa que a tendência para a fratura do grão ou para o grão se desprender 
do esmeril aumente, e diz-se que o esmeril “acts soft”. Inversamente, se a força é pequena, o 
grão fica no esmeril por mais tempo e o esmeril “acts hard”.
São usados como agentes de cobertura ou liga em rebolos e ferramentas abrasivas: 
a argila cerâmica (1) e porcelanas (2), silicato de sódio (3) ou “water glass” (4), borracha (5), 
goma-laca (6) e resinas sintéticas (7).
Os grãos abrasivos são classificados em ampla escala de tamanhos para obter um 
produto uniforme e seguro. A classificação é executada, por peneiração, em máquinas de 
peneiras mecânicas. O tamanho do grão é designado pela malha da peneira pela qual consegue 
passar. O tamanho padrão dos grãos peneirados, tanto do óxido de alumínio quanto do carbureto 
de silício, abrange a faixa contida entre o tamanho n° 4 e o tamanho n° 220. Tamanhos de 
grãos mais finos, chamados farinhas (flours), são separados por meio de flotação.
O esmeril é um rebolo de material especialmente duro (carborundum) que gira preso ao 
eixo de um motor elétrico. O rebolo se movimenta em alta rotação. Serve para afiar ferramentas 
de uma oficina, tirar rebarbas de uma peça forjada ou serrada, arredondar cantos de peças etc.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/verbetes/exibir/634-esmeril>. Acesso em: 19 
mar. 2013.
A performance do esmeril está relacionada à força da ligação, conhecida como o grau 
do esmeril. Os esmeris são cuidadosamente classificados para cada tipo de operação. Uma 
identificação padronizada é necessária em virtude da variedade de tamanhos de granulação. 
O sistema tem seis tipos de marcações (ASAB 5.11-1949):
UNIDADE 2TÓPICO 3184
FIGURA 62 – SEIS TIPOS DE MARCAÇÕES (ASAB5.11-1949)
FONTE: Adaptado de Al-QureshI (1994, p. 93)
1. Tipo de grão: pode usar um número e uma letra. Ex.: A (Al2O3) ou C (SiC). O número indica 
uma marca particular do abrasivo.
2. Tamanho do grão: um número indica a menor tela através da qual um grão passará, de 10 
para o mais grosso até 600 para o mais fino.
3. Grau de ligação: indicado através de letras, que descreve a força relativa da ligação.
 A  para o mais macio.
 Z  para o mais duro. 
4. Estrutura: variando de 0 para forte e 12 para fraca/aberta. Indicando o espaçamento do grão.
5. Tipo de ligação: é identificado por uma letra. Ex: V-Ligação vitrificada; E-Goma-laca. O 
agente de ligação e o processo usado na manufatura do esmeril.
6. Símbolo de Manufatura.
1.4.2 Geometria da ferramenta
Para conhecer um pouco mais sobre a ferramenta de corte utilizada na usinagem, 
descreveremos alguns conceitos e terminologias com base numa ferramenta de tornear simples, 
que representa uma típica ferramenta de geometria definida. Assim buscamos fixar esta parte 
do conteúdo, que é muito importante para entender o funcionamento das demais ferramentas 
de geometria definida, como brocas e fresas. 
FONTE: Adaptado de: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4852-ferramenta-de-corte-
de-geometria-definida>. Acesso em: 19 mar. 2013.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 185
1.4.2.1 Superfícies, arestas e pontas da cunha cortante
Nas operações de usinagem, o trabalho de corte executado pela ferramenta, baseia-se 
num princípio muito simples: a ação de uma cunha ao penetrar num material separa uma parte 
deste, a que denominamos cavaco.
A superfície de trabalho de qualquer ferramenta de corte apresenta-se sob a forma de 
uma cunha e, ao ser aplicada uma força “F”, o gume (fio de aresta cortante) da ferramenta, no 
vértice da cunha penetra no material separando uma parte deste.
A força “F”, a ser aplicada será tanto menor quanto menor for o ângulo de cunha, porém, 
menor será a resistência da ferramenta.
Os elementos constitutivos de uma ferramenta são suas superfícies, gumes, quinas e 
cunha.
As superfícies de uma ferramenta de corte de geometria definida são compostas de 
faces, flancos e quebra cavaco, onde:
• Face: superfície da cunha sobre a qual o cavaco escoa.
• Face reduzida: é uma superfície que separa a face em duas regiões – face e face reduzida 
– de modo que o cavaco entre em contato somente com a face reduzida.
• Flanco: superfície da cunha voltada para a peça. 
• Flanco principal: superfície da cunha voltada para a superfície transitória da peça. 
• Flanco secundário: superfície da cunha voltada para a superfície usinada da peça. 
• Quebra cavaco: são alterações presentes na face reduzida com o objetivo de controlar o tamanho 
do cavaco de modo que não ofereça risco ao operador e não obstrua o local de trabalho. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3566-elementos-da-
ferramenta>. Acesso em: 19 mar. 2013.
FIGURA 63 – CUNHAS E SUPERFÍCIES DE UMA FERRAMENTA DE TORNO
FONTE: CIMM (2012)
UNIDADE 2TÓPICO 3186
Os dois gumes e a quina são usados como referência para medir os ângulos da 
ferramenta.
 FIGURA 64 – ELEMENTOS DA FERRAMENTA: GUME E QUINA
 FONTE: CIMM (2012)
 FIGURA 65 – SUPERFÍCIES, ARESTAS E PONTA DE CORTE DE UMA FERRAMENTA DE 
BARRA
 FONTE: Ferraresi (1977, p. 19)
O gume é o encontro da face com o flanco, destinada à operação de corte. Podemos 
subdividi-lo em:
• Gume principal: interseção da face e do flanco principal.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 187
• Gume secundário: interseção da face e do flanco secundário.
• Gume ativo: é a parte do gume que realmente está cortando. Este ainda subdivide-se em: 
 ο Gume principal ativo: é a parte do gume principal que realmente está cortando. 
 ο Gume secundário ativo: é a parte do gume secundário que realmente está cortando.
Por fim, a quina é o encontro do gume principal com o gume secundário.
1.4.2.2 Sistema de referência e planos
Para definir os planos e medir os ângulos da ferramenta é preciso selecionar um ponto 
de referência posicionado em qualquer parte do gume principal.
FIGURA 66 – SISTEMAS DE REFERÊNCIA DE FERRAMENTA DE TORNO
a) Sistema efetivo de referência de uma ferramenta de torno b) Sistema de referência da ferramenta de torno
 FONTE: Ferraresi (1977, p. 24)
Utilizando o sistema de referência “Ferramenta na Mão”, usado para medir os ângulos 
da ferramenta, podemos visualizar através da figura a seguir, os seguintes planos:
• Pr (Plano de referência da ferramenta): é paralelo à base da ferramenta no ponto selecionado. 
É o plano perpendicular ao plano de trabalho no ponto de contato peça-ferramenta.
• Pf (Plano de trabalho convencional): é perpendicular ao Pr e paralelo à direção de avanço. 
É o plano tangente à superfície da peça no ponto de contato peça-ferramenta ou a própria 
superfície da peça.
UNIDADE 2TÓPICO 3188
• Pp (Plano passivo da ferramenta): é perpendicular ao Pr e ao Pf.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3567-sistema-de-
referencia-e-planos>. Acesso em: 19 mar. 2013.
FIGURA 67 – PLANOS DE REFERÊNCIA, DE TRABALHO E PASSIVO DA FERRAMENTA
a) Planos de referência e de trabalho da ferramenta
 b) Plano passivo em relação aos planos de trabalho e de referência
FONTE: Adaptação livre de Prates e Barth (1985, p. 55) e CIMM (2012)
Os planos ortogonal (Po), normal (Pn) e do gume (Ps) com a utilização do mesmo 
sistema de referência anteriorpodem ser visualizados a seguir.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 189
FIGURA 68 – PLANOS ORTOGONAL, NORMAL E DO GUME
FONTE: CIMM (2012)
1.4.2.3 Ângulos da ferramenta
Os ângulos que caracterizam a ferramenta são mostrados na próxima figura. Sendo 
assim definidos:
• Ângulo de incidência – é o ângulo formado pela face de incidência e o plano tangente ao 
ponto de contato entre a peça e a ferramenta. É conhecido também como ângulo de folga.
• Ângulo de gume, da cunha ou do fio – é o ângulo formado pelas faces de incidência e de 
saída (ataque).
• Ângulo de saída ou de ataque – é ângulo formado pela face de ataque e o plano que passa 
pelo eixo da peça e o ponto de contato entre a peça e a ferramenta.
• Ângulo de corte – é o ângulo formado pela face de ataque e o plano tangente ao ponto de 
contato entre a peça e a ferramenta. É obtido somando-se o ângulo de incidência ao ângulo 
do gume:
 δ = α + β
• Ângulo de orientação, posição, ou de rendimento – é o ângulo formado pela aresta 
cortante e a geratriz da superfície torneada.
• Ângulo da ponta ou de perfil – é o ângulo formado pelas arestas cortantes: principal e 
secundária (ou lateral).
• Ângulo de inclinação – é o ângulo formado pela aresta cortante e o plano que passa pelo 
ponto de contato (peça-ferramenta) e o eixo da peça.
UNIDADE 2TÓPICO 3190
FIGURA 69 – ÂNGULOS DA FERRAMENTA DE TORNO MECÂNICO
α - ângulo de incidência ou de 
folga;
β - ângulo do fio, do gume ou da 
cunha;
γ - ângulo de saída ou de ataque;
δ - ângulo de corte;
κ - ângulo de orientação ou de 
posição, ou de rendimento;
ε - ângulo da ponta ou de perfil;
λ - ângulo de inclinação.
FONTE: Freire (1989, p. 10)
1.4.2.4 Ângulos da broca
Os principais ângulos de uma broca helicoidal estão ilustrados a seguir.
FIGURA 70 – ÂNGULOS DE UMA BROCA
UNIDADE 2 TÓPICO 3 191
FONTE: Freire (1989, p. 11-12)
 
O ângulo entre as duas arestas cortantes é chamado ângulo da ponta ε; os semiângulos 
da ponta devem ser iguais.
O mesmo deve acontecer com as arestas cortantes; de outra forma, o furo seria 
executado maior do que o diâmetro da broca e praticamente só uma aresta cortante trabalharia, 
desgastando-se rapidamente e tendendo a quebrar a ferramenta.
O ângulo de incidência α, mede a inclinação da superfície atrás da aresta cortante.
Os ângulos de incidência (α), saída (γ) e da tangente ao helicoide com o eixo (ϕ) 
representativos da ferramenta fresa estão ilustrados na figura a seguir.
 FIGURA 71 – ÂNGULOS DE UMA FRESA
FONTE: Freire (1989, p. 12)
UNIDADE 2TÓPICO 3192
Ângulos de incidência e de saída dos dentes de uma brocha.
FIGURA 72 – ÂNGULOS DE UMA BROCHA
a) Perfil do dente da broca b) Brochas: A, de tração; B, de compressão
FONTE: Freire (1989, p. 13)
1.4.3 Mecânica do corte
De acordo com Resende (1992), a conveniência da escolha de um processo de 
fabricação está relacionada com forma da peça a ser trabalhada, com a qualidade do material, 
com a conformação da superfície etc., o que determina a utilização de máquinas que combinem 
movimentos apropriados para a peça e a ferramenta.
Para compreender melhor a mecânica do corte em operações de usinagem, verifiquemos 
as superfícies e arestas de uma ferramenta de corte. Por exemplo, a ferramenta empregada 
para o desbaste no torno mecânico (com forma ilustrada na figura a seguir) compõe-se de cabo 
(ou corpo) e ponta (ou bico) que é a parte ativa, das faces superior e inferior.
 FIGURA 73 – FERRAMENTA DE TORNO MECÂNICO
 A) nomes das partes da ferramenta; B) ferramenta de pastilha
FONTE: Freire (1989, p. 9)
UNIDADE 2 TÓPICO 3 193
A face superior da ponta é a face de corte ou saída, será plana ou recurvada, sobre a qual 
se formará o cavaco. Os flancos da ferramenta constituem as faces de incidência, em escape.
As principais grandezas (ou parâmetros) de corte que compõem a mecânica do corte 
nas operações de usinagem dos metais são:
• Avanço (f): é o percurso de avanço em cada volta ou curso, medido em mm/rotação.
• Profundidade ou largura de corte (ap): é a penetração da aresta principal de corte medido 
numa direção perpendicular à superfície da peça. Pode ser vista como espessura de cavaco 
retirado de uma só vez (um só passe).
A largura do corte da ferramenta é geralmente menor do que a largura da peça a 
trabalhar; assim, a retirada do material é feita por etapas sucessivas; a ferramenta, depois de 
retirado o material em um passe, se desloca de uma distância igual ao comprimento do passe 
e assim sucessivamente.
A profundidade de corte, no caso do torneamento de um cilindro de diâmetro D até o 
diâmetro d, será:
FIGURA 74 – PROFUNDIDADE DE CORTE
FONTE: Freire (1989, p. 9)
A figura posterior ilustra a profundidade de corte e o avanço em diferentes tipos de 
trabalho ou operações no torno mecânico:
- carrear ou cilindrar (A)
- sangrar ou cortar (B)
- facear (C)
- broquear (D)
UNIDADE 2TÓPICO 3194
FIGURA 75 – PROFUNDIDADE DE CORTE EM DIFERENTES TIPOS DE OPERAÇÃO NO TORNO 
MECÂNICO
FONTE: Freire (1989, p. 10)
No processo de usinagem, nos interessam os movimentos relativos entre a peça 
e, a aresta cortante da ferramenta. Estes movimentos, desprezando outros movimentos da 
máquina-ferramenta, estão ilustrados na figura a seguir e são descritos de acordo com norma 
ABNT-P-NB204:
• Movimento de corte: é o movimento entre a peça e a ferramenta que origina uma única 
remoção de cavaco, durante uma volta ou um curso.
• Movimento de avanço: é o movimento entre a peça e a ferramenta que juntamente com o 
movimento de corte, origina uma remoção contínua ou repetida de cavaco o qual, combinado 
ao movimento de corte, proporciona uma remoção contínua do cavaco, durante várias 
revoluções de cursos. Citamos os movimentos de avanço principal e lateral.
• Movimento efetivo de corte: é o resultante dos movimentos de corte e de avanço realizados 
simultaneamente.
• Movimento de posicionamento: é o movimento entre a peça e a ferramenta, com o qual a 
ferramenta antes da usinagem, é aproximada da peça.
• Movimento de profundidade: é o movimento entre a peça e ou ferramenta, no qual é pré-
determinada a espessura da camada de material a ser removida.
• Movimento de correção: é o movimento entre a peça e a ferramenta, na qual o desgaste da 
ferramenta deve ser compensado.
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TA! �
No caso do aplainamento, o movimento de avanço sempre corre 
após o movimento de corte, permitindo assim o movimento efetivo 
de corte.
Aqui, apenas a título de esclarecimento, informamos que cada direção corresponde à 
direção de deslocamento respectiva e, que a Norma Brasileira considera as seguintes direções: 
as de corte; de avanço; efetiva de corte.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 195
FIGURA 76 – MOVIMENTOS DE CORTE EM FURAÇÃO, COPIAGEM, RETIFICAÇÃO E 
FRESAMENTO
a) Furação com broca helicoidal, mostrando os 
movimentos de corte e avanço
b) Copiagem de uma peça mostrando as componentes 
do movimento de avanço: avanço principal e avanço 
lateral.
c) Retificação plana tangencial mostrando os 
movimentos de corte e avanço
 d) Fresamento com fresa cilíndrica, mostrando 
 os movimentos de corte e avanço
FONTE: Ferraresi (1977, p. 2-3) 
Com base na Norma anteriormente citada, distinguimos os seguintes percursos da 
ferramenta em frente da peça:
• Percurso de corte: (lc) é o espaço percorrido sobre a peça pela aresta cortante da ferramenta, 
segundo a direção de corte.
• Percurso de avanço: (la) é o espaço percorrido pela ferramenta segundo a direção de avanço.
• Percurso efetivo de corte: (le) é o espaço percorrido pela aresta cortante da ferramenta, 
segundo a direção efetiva de corte.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAUvoAK/processos-usinagem>.Acesso em: 19 mar. 2013.
UNIDADE 2TÓPICO 3196
 FIGURA 77 – PERCURSO DE CORTE EM FRESAMENTO TANGENCIAL COM FRESA 
CILÍNDRICA
 Percurso de corte lc; percurso efetivo de corte le; percurso de avanço la. (Os dentes 1 e 2 
mostram movimento da fresa)
 
 FONTE: Ferraresi (1977, p. 4) 
As velocidades importantes nas operações de usinagem e objeto de estudos de outras 
disciplinas são:
• de corte (v);
• de avanço (vf);
• efetiva de corte (ve);
• de posicionamento (vp);
• de profundidade (vp);
• de correção (vc).
A velocidade de corte (v) é a velocidade com a qual ocorre o movimento de corte, 
segundo direção e sentido de corte. Numa operação de torneamento v é calculada pela relação:
Onde, d = diâmetro da peça (ferramenta) em mm, n = rotação da peça (ferramenta) 
em rpm.
A velocidade de avanço (vf) é a velocidade com a qual ocorre o movimento de avanço, 
segundo direção e sentido de avanço. Esta velocidade, medida em mm/min, é calculada pela 
seguinte relação em uma operação de torneamento:
UNIDADE 2 TÓPICO 3 197
Onde, f = avanço [mm/rot.], n = rotação da peça (ferramenta) [rpm], vc = velocidade de 
corte [m/min] e d = diâmetro da peça (ferramenta) [mm].
A velocidade efetiva de corte (ve) é aquela com a qual ocorre o movimento efetivo de 
corte ou a velocidade com qual cortamos efetivamente a peça, retirando cavacos.
Na figura a seguir temos uma representação dos principais elementos constitutivos da 
mecânica do corte, a profundidade de corte, velocidade de corte e avanço, observando que na 
integração desses elementos, há a geração das superfícies usinadas e transitórias.
FIGURA 78 – MECÂNICA DO CORTE
FONTE: CIMM (2012)
Os períodos de trabalho na usinagem dos materiais são divididos em tempos ativos e 
tempos passivos no ciclo de produção. Os tempos de corte (ativos), medidos em minutos, são 
calculados pela relação:
Os tempos passivos nem sempre podem ser calculados. Geralmente são estimados 
por técnicas específicas que estudam os movimentos e a cronometragem dos tempos a eles 
relacionados, estabelecendo os chamados tempos padrões.
 
UNIDADE 2TÓPICO 3198
A área de seção transversal de um cavaco a ser removido, medida em mm2, é calculada 
pela relação: 
1.4.4 Meio lubrirrefrigerante e temperatura na região de corte
De acordo com Mark´s (1995) fluidos de corte são aqueles líquidos e gases aplicados 
na ferramenta e no material que está sendo usinado, a fim de facilitar a operação de corte.
O termo "meios lubrirefrigerantes", é mais abrangente e se refere a qualquer substância 
(ou mistura) usada para lubrificar e/ou refrigerar uma operação de corte. 
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4829-classificacao-dos-
fluidos-de-corte>. Acesso em: 19 mar. 2013.
De acordo com Ferraresi (1977), os fluidos de corte ou meios lubrirrefrigerantes para 
usinagem têm como objetivos:
• aumentar a vida da ferramenta;
• aumentar a eficiência de remoção de material;
• melhorar o acabamento superficial; e
• reduzir a força e potência de corte.
O uso correto dos fluidos de corte nos processos de usinagem pode trazer muitos 
benefícios, observados na qualidade e na produtividade. 
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAepHQAH/trabalho-fluidos>. Acesso 
em: 19 mar. 2013.
Assim, além das melhorias citadas anteriormente, podemos acrescentar outros 
benefícios, tais como: redução do consumo de energia; diminuição da temperatura da peça 
e da ferramenta em trabalho; desobstrução da região de corte; eliminação do gume postiço. 
As funções dos fluidos de corte, de maneira geral, compreendem:
• Refrigeração da ferramenta.
• Lubrificação as superfícies em atrito.
• Proteção da ferramenta, peça e máquina contra oxidação e corrosão.
• Arrastamento dos cavacos da área de corte.
• Eliminação do gume postiço.
• Outras: qualidades acessórias, ponto de vista econômico.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 199
 FIGURA 79 – USO DE FLUIDO DE CORTE NA SERRAGEM
FONTE: CIMM (2012)
LEITURA COMPLEMENTAR 4
FLUIDOS DE CORTE SOLUCIONAM PROBLEMAS DA USINAGEM
A refrigeração é uma das principais funções e mais importante do fluido de corte. Ao 
remover o calor gerado durante a operação se prolonga a vida útil das ferramentas e garante 
a precisão dimensional das peças pela redução dos gradientes térmicos.
De maneira geral, quanto maior a velocidade de corte (Vc), maiores serão as 
temperaturas e maior a necessidade de refrigeração. Na figura a seguir está representada a 
distribuição típica de temperaturas na região de corte. 
 DISTRIBUIÇÃO DE TEMPERATURAS NAS INTERFACES CAVACO-
 FERRAMENTA
FONTE: CIMM (2012) 
UNIDADE 2TÓPICO 3200
Na usinagem com ferramenta de geometria definida, a maior parte do calor gerado vai 
para o cavaco. 
A próxima figura exemplifica uma distribuição de calor na região de corte. 
 DISTRIBUIÇÃO DO CALOR GERADO
FONTE: CIMM (2012)
Na maioria dos casos, é benéfico diminuir temperaturas tão altas. Nesses casos, se o 
calor não for removido, ocorrerão distorções térmicas nas peças e alterações prejudiciais na 
estrutura da ferramenta. Como resultado, tem-se o desgaste prematuro e trocas mais frequentes 
da ferramenta.
O efeito da temperatura sobre a dureza de alguns materiais de ferramenta é mostrado 
no gráfico, em que observamos a nítida diminuição da dureza dos materiais com o aumento 
da temperatura.
 GRADIENTE DE DUREZA EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA
FONTE: CIMM (2012)
UNIDADE 2 TÓPICO 3 201
Por outro lado, há casos onde as temperaturas elevadas facilitam o corte da peça 
em virtude desta redução de dureza. Nesses casos, é importante usar uma ferramenta com 
temperatura crítica maior.
Um fator importante na vida da ferramenta é que a temperatura de nenhuma de suas 
partes, especialmente do gume, ultrapasse um valor crítico, além do qual se verifica forte 
redução da dureza. As temperaturas críticas para diferentes materiais de ferramenta estão 
indicadas a seguir.
 TEMPERATURAS CRÍTICAS PARA MATERIAIS DE FERRAMENTAS
 FONTE: CIMM (2012)
A figura posterior mostra a aplicação de um fluido refrigerante numa operação de 
retificação. As faíscas que saem da região de corte são pequenos cavacos a altíssimas 
temperaturas.
 REFRIGERAÇÃO NA RETIFICAÇÃO
 FONTE: CIMM (2012)
 
UNIDADE 2TÓPICO 3202
Tanto a superfície do cavaco quanto a da ferramenta não são perfeitamente lisas. Elas 
são rugosas, ou seja, apresentam minúsculas saliências, asperezas em forma de picos e vales 
da ordem de micrômetros. Os picos mais salientes atritam-se, desgastando a ferramenta, 
gerando calor e uma força de atrito. Com a progressão do desgaste, pequenas partículas 
soldam-se no gume da ferramenta, formando o gume postiço. 
Para reduzir esse atrito, o fluido de corte penetra na interface rugosa por capilaridade 
(Runge, 1990, apud CIMM, 2012). Como conseqüência, reduz-se uma parcela da geração de 
calor. Também se reduz o consumo de energia, a força necessária ao corte e praticamente 
elimina-se o gume postiço.
FLUIDOS DE CORTE ATUANDO COMO LUBRIFICANTES
Fluido de corte no brochamento interno Fluido de corte na retificação
FONTE: CIMM (2012)
Em alguns processos de usinagem é muito importante considerar o destino do cavaco 
após a sua formação. O cavaco formado deve ser retirado da área de trabalho para não riscar 
ou comprometer o acabamento da peça, danificar a ferramenta ou impedir a própria usinagem. 
Na furação profunda, por exemplo, o cavaco formado no fundo do furo tende a se 
acumular excessivamente, dificultandoo corte e a formação de mais cavaco. Até mesmo no 
torneamento externo, cavacos em forma de fitas longas podem se enroscar na peça e na 
ferramenta e atrapalhar o trabalho.
Por isso os fluidos de corte são empregados também como removedores de cavaco da 
área de trabalho. Isso pode ocorrer de três formas:
• O escoamento de alta vazão do fluido ajuda a carregar ou empurrar o cavaco para longe. 
• O resfriamento brusco do cavaco fragiliza-o e facilita sua quebra ou fragmentação. 
• Ao se utilizar fluidos de corte os parâmetros de usinagem podem ser ajustados de modo a 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 203
facilitar a obtenção de cavacos menores. 
Uma boa remoção dos cavacos também evita a formação de pontos onde poderiam 
instalar-se focos de microorganismos cuja proliferação causaria a infectação do fluido de corte.
 REMOÇÃO DE CAVACO NA FURAÇÃO PROFUNDA
 FONTE: CIMM (2012)
FONTE: Adaptado de: <http://www.cimm.com.br/portal/noticia/exibir_noticia/6777-fluidos-de-corte-
solucionam-problemas-da-usinagem>. Acesso em: 19 mar. 2013. 
Apresentamos a seguir uma classificação dos meios lubrirrefrigerantes (LR) em quatro 
grupos, conforme as considerações de Ferraresi (1977):
QUADRO 18 – TIPOS DE MEIOS – LUBRIRREFRIGERANTES
A – MEIOS LR MISCÍVEIS COM ÁGUA
a – Soluções aquosas
b – Emulsões
Sabões [alcalinos, amínicos, naftênicos]
Sulfatos [óleos graxos sulfatados e alcoóis graxos]
Sulfonatos [sulf. alifáticos, sulf. aromáticos]
B – MEIOS LR NÃO MISCÍVEIS COM ÁGUA
a – Óleos graxos (ação física)
b – Óleos minerais puros
c – Óleos mistos
d – Óleos com aditivos EP (ação química)
e – Óleos sulfurados
f – Óleos clorados
g – Óleos fosforados
h – Óleos sulfoclorados
C – GASES E NÉVOAS
D – SÓLIDOS 
Ex.: Bissulfeto de molibdênio (Molikote) MoS2
FONTE: Adaptado de Ferraresi (1977)
UNIDADE 2TÓPICO 3204
Por outro lado, Prates & Barth (1985) de uma maneira ampla classificam os fluidos de 
corte adequando-os nos grupos a seguir:
1. Fluidos integrais – nestes não se adiciona nada para utilização.
2. Fluidos solúveis – são dissolvidos em solvente apropriado para posteriormente serem 
utilizados, isto, respeitando-se a proporção adequada a cada caso abaixo:
- Mistura normal para operação convencional de corte (torneamento, plainamento): 10.1 até 
50.1 dependendo das características do fluido solúvel.
- Mistura para retificação: de 30.1 até 100.1 dependendo das características do fluido solúvel.
3. Fluidos sintéticos – são fluidos desenvolvidos em laboratórios para determinadas aplicações 
(refrigeração de corte). Em contraposição a aqueles derivados diretos de petróleo.
4. Jatos de ar – utilizadas em situações especiais.
A escolha do fluido de corte influi diretamente na qualidade do acabamento superficial 
das peças, na produtividade, nos custos operacionais e também na saúde dos operadores e 
no meio-ambiente.
FONTE: Disponível em: <http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/4757-os-fluidos-de-corte>. 
Acesso em: 20 mar. 2013.
Os parâmetros de influência são o processo de usinagem em questão, o material da 
peça, o material da ferramenta, tipo de máquina, forma de aplicação dos meios LR. Na figura a 
seguir apresentamos um quadro com os fatores de influência na seleção dos fluidos de corte.
FIGURA 80 – FATORES DE INFLUÊNCIA NA SELEÇÃO DOS MEIOS LR PARA USINAGEM DOS 
METAIS
UNIDADE 2 TÓPICO 3 205
FONTE: Adaptado de Ferraresi (1977)
1.4.5 Máquina-ferramenta
O conceito de máquina é bastante genérico e significa “um conjunto de mecanismos 
capaz de cumprir uma determinada função”. Máquinas-ferramentas têm um sentido mais 
limitado e significa “um conjunto de mecanismos que permite fabricar alguma coisa”. Máquinas-
ferramentas de usinagem têm um sentido mais restrito ainda e abrange aquelas, cuja função 
é permitir a geração de cavacos na remoção de material da peça. Uma definição simples para 
as máquinas-ferramentas é que são máquinas utilizadas para fabricar outras máquinas.
De acordo com Freire (1989, p. 4), as máquinas-ferramentas se baseiam nos princípios 
fundamentais:
- os movimentos dos órgãos que trabalham devem ser perfeitamente definidos;
- os órgãos que transmitem o movimento das peças a trabalhar, assim como 
as ferramentas, devem ser suficientemente robustos, a fim de resistirem, sem 
rupturas, deformações e vibrações perceptíveis, aos esforços a que estiverem 
submetidos;
- as ferramentas cortantes devem ter uma forma tal que assegure o corte 
nas melhores condições possíveis, com o mínimo de resistências a vencer, 
absorvendo potência.
Máquina-ferramenta é a máquina constituída por um conjunto de componentes/
UNIDADE 2TÓPICO 3206
elementos/sistemas mecânicos, elétricos, hidráulicos e/ou pneumáticos (simples ou complexos), 
capaz de transformar fisicamente um corpo (formato geométrico e dimensões).
A transformação física que o corpo sofre até chegar a sua forma final pode ser com 
ou sem a retirada de material. Esta transformação pode ser tanto por usinagem como por 
conformação. Nos dois casos é necessário operar com ferramentas adequadas para se chegar 
ao objetivo. Quase sempre o produto final parte de um corpo que tem uma forma aproximada. 
Através de transformações sucessivas chega-se então à forma desejada. A sucessão ordenada 
dessas transformações é chamada de ciclo de fabricação (SOUZA, 2011). Aqui será abordado 
apenas o estudo das máquinas que transformam os corpos com formação de cavacos na 
retirada de material.
 
As máquinas ferramentas clássicas realizam, com muita facilidade, movimentos 
retilíneos e de rotação. Com elas, é possível conseguir exatidão em superfícies planas e de 
revolução. Combinações simples permitem obter formas helicoidais (roscas e perfis de dentes 
de engrenagens) e superfícies combinadas (perfis simultaneamente helicoidais e cônicos).
Perfis mais complexos podem ser obtidos por reprodução. Os pantógrafos para gravação 
de moldes e de matrizes e as laminadoras de roscas são exemplos desse tipo de máquinas.
Entre as máquinas de reprodução que funcionam por abrasão, merecem menção as 
retificadoras de cames cilíndricos, utilizadas para fabricação de calibradores, virabrequins, 
eixos-comando de válvulas etc. Essas máquinas funcionam com a ajuda de um gabarito, ou 
por comparação ótica de um traçado com o perfil da peça.
Para usinar peças de grandes dimensões, foi necessário acrescentar potência e massa 
a essas máquinas, o que tornou indispensável o uso de servomecanismos, comandados por 
embreagens magnéticas, distribuidores hidráulicos ou amplificadores eletrônicos, com evidentes 
reflexos sobre seu preço.
O fator econômico não deve ser negligenciado, pois interfere na avaliação do interesse 
industrial de cada método de trabalho. A viabilização técnica e econômica dos novos métodos 
não implica, contudo, o desaparecimento das formas tradicionais de trabalho.
É possível prever que as máquinas de reprodução clássicas associadas a equipamentos 
de comando numérico serão reservadas para os trabalhos em grandes séries. Para que seja 
econômico atribuir-lhes tarefas menos repetitivas, é necessário que a quantidade de material 
a retirar seja grande e que a quantidade de peças a reproduzir compense os gastos com o 
ferramental.
FONTE: Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/123079249/22009320-Evolucao-Dos-Processos-de-
Producao>. Acesso em: 20 mar. 2013.
Freire (1989) apresenta uma classificação geral das máquinas-ferramentas de usinagem, 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 207
baseando-se no movimento de corte ou no movimento de avanço, sejam estes movimentos 
dotados para a peça ou para a ferramenta, e na quantidade de arestas de corte (ferramentas 
monocortantes ou multicortantes). As principais máquinas-ferramentas utilizadas em construção 
mecânica, por usinagem, segundo este autorestão ilustrados a seguir. Ainda, nesta linha de 
classificar as máquinas-ferramentas em função dos movimentos, Resende (1992) apresenta 
um quadro sinóptico das principais máquinas operatrizes e dos movimentos operacionais e de 
avanço de ferramenta ou de peças.
Existem também máquinas especiais dotadas de ferramentas de corte (mono ou 
multicortantes) tais como as dentadoras ou geradoras de dentes de engrenagens.
QUADRO 19 – CLASSIFICAÇÃO DAS MÁQUINAS-FERRAMENTA QUE TRABALHAM COM 
FERRAMENTA DE GEOMETRIA DEFINIDA
FONTE: Adaptado de Freire (1989)
UNIDADE 2TÓPICO 3208
FIGURA 81 – QUADRO SINÓPTICO DOS MOVIMENTOS DE TRABALHO E AVANÇO DAS 
PRINCIPAIS MÁQUINAS OPERATRIZES PARA USINAGEM DOS METAIS 
FONTE: Resende (1992, p. 9)
Para o desempenho de diferentes operações de torneamento, existe uma grande 
variedade de tornos que podem ter diferentes configurações: universal, revólver, vertical, 
coplador, automático, com comando numérico etc.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 209
FIGURA 82 – MÁQUINAS-FERRAMENTAS PARA TORNEAMENTO: (a) torno universal 
NARDINI; (b) detalhe de um torno revólver; (c) torno CNC ROMI; (d) torno 
automático “corta-tubos” ATLASMAQ.
 FONTE: Souza (2011, p. 48)
 
As máquinas-ferramenta de furar, ou simplesmente furadeiras, consistem basicamente de 
uma árvore, que gira com velocidades determinadas, onde se fixa a ferramenta. Esta árvore pode 
deslizar na direção de seu eixo. Também se pode ter uma mesa onde se fixa e se movimenta a 
peça. As partes principais de uma furadeira variam de acordo com a sua estrutura.
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAJC0AE/furacao>. Acesso em: 20 
mar. 2013.
Podem-se classificar as furadeiras de diversas maneiras. Quanto ao sistema de 
avanço pode-se classificar como manual (ou sensitiva) ou automática (elétrico ou hidráulico). 
Quanto ao tipo de máquina pode-se classificar como: portátil, de coluna, de bancada, radial 
e horizontal. Quanto ao número de árvore podem-se classificar as furadeiras como: simples, 
quando possuem apenas uma árvore; gêmea, que possui duas árvores; e múltipla quando 
possui três ou mais árvores.
 
A próxima figura mostra algumas máquinas-ferramenta para furação.
UNIDADE 2TÓPICO 3210
FIGURA 83 – MÁQUINAS-FERRAMENTA PARA FURAÇÃO: (a) furadeira de bancada SCHULZ; (b) 
furadeira de coluna CLARK; (c) furadeira radial BRUMAGIO; (d) furadeira horizontal 
VERRY STILLER.
FONTE: Souza (2011, p. 49)
 
As máquinas-ferramentas de fresar, ou simplesmente fresadoras, possibilitam usinar 
praticamente qualquer peça com superfícies de todos os tipos e formatos com auxílio de suas 
ferramentas e dispositivos especiais. Para tanto, elas devem: ser projetadas para suportar 
grandes esforços; apresentar acionamento eficiente e posicionamentos precisos do eixo-árvore 
e da mesa de trabalho (lugar da máquina onde se fixa a peça a ser usinada); ser facilmente 
operáveis.
 
As fresadoras podem ser classificadas de diversas formas, sendo que as principais 
levam em consideração o tipo de avanço, a estrutura, a posição do eixo-árvore em relação à 
mesa de trabalho e a sua aplicação. As fresadoras são, na maioria dos casos, classificadas 
de acordo com a posição do seu eixo-árvore em relação à mesa de trabalho. Por existirem 
diversos modelos de fresadoras, as partes principais de uma máquina podem variar de uma 
configuração para outra.
Quanto ao sistema de avanço pode-se classificar como manual ou automática (elétrica 
ou hidráulica). Quanto à sua estrutura podem-se ter fresadoras de oficina (ou ferramenteira 
– maior flexibilidade) e de produção (maior produtividade). Quanto à posição do eixo-árvore: 
horizontal (eixo árvore paralelo à mesa de trabalho); vertical (eixo árvore perpendicular à mesa 
de trabalho); universal (pode ser configurada para vertical ou horizontal); omniversal (universal 
com a mesa que pode ser inclinada); duplex (dois eixos-árvores simultâneos); triplex; multiplex; 
especiais. Quanto à aplicação, tem-se fresadoras: convencional (ferramenteira); pantográfica 
(gravadora); chaveteira (específica para fazer chavetas internas e/ou externas); dentadora 
(específica para usinar engrenagens); copiadora (o apalpador toca um modelo e a ferramenta 
reproduz na peça). 
FONTE: Disponível em: <http://www.iem.unifei.edu.br/gorgulho/download/Parte_1_Fresamento.pdf>. 
Acesso em: 20 mar. 2013.
A figura a seguir mostra algumas máquinas-ferramentas para fresamento.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 211
FIGURA 84 – MÁQUINAS-FERRAMENTA PARA FRESAMENTO: (a) fresadora vertical FRITZ 
WERNER; (b) fresadora universal DEB’MAQ; (c) fresadora CNC (centro de 
usinagem) DIMA; (d) hexapod VARIAX (Universidade de Nottingham).
 FONTE: Souza (2011, p. 50)
As máquinas que trabalham com ferramentas abrasivas são classificadas, segundo 
Freire (1989), em:
• Máquinas de esmerilhar (retificação grosseira – desbaste).
• Máquinas de retificar (retificação fina – acabamento).
 1°) Máquinas de retificar superfícies de revolução (retificação cilíndrica, retificação cônica, 
retificação de perfis, etc.).
 2°) Máquinas de retificar superfícies planas.
• Máquinas de afiar (retificação de ferramentas).
• Máquinas de brunir ou espelhar e de lapidar (retificação superfina ou superacabamento).
1.4.6 Tipos e formas de cavaco
A aresta cortante ou gume da ferramenta, ao penetrar na peça recalca a camada de 
material que se encontra à frente da face de ataque (saída), acarretando o arrancamento 
ou encruamento local. A solicitação a que o material é submetido aumenta até ultrapassar a 
UNIDADE 2TÓPICO 3212
carga de ruptura, quando, então, ocorre a formação da apara, cavaco ou limalha, por fratura 
ou deformação contínua, conforme o material trabalhado (FREIRE, 1989).
FIGURA 85 – FORMAÇÃO DA APARA OU CAVACO: A) ferramenta agindo no material como se fosse 
uma cunha; B) ângulos e faces da ferramenta; C) mecanismo de corte.
FONTE: Freire (1989, p. 8)
FIGURA 86 – FORMAÇÃO DO CAVACO, NO TORNEAMENTO
A) penetração da cunha da ferramenta no material da peça; B) dimensões do cavaco.
FONTE: Freire (1989, p. 9)
Logo, os cavacos resultam do processo de usinagem e podem ser de dois tipos 
fundamentais, dependendo basicamente do tipo de material da peça. Assim sendo, temos:
• Cavacos partidos: resulta da usinagem dos materiais de pequena ductibilidade (ferro fundido, 
bronze duro, etc.).
• Cavacos contínuos: resultam da usinagem de materiais de apreciável ductibilidade (aços 
com baixo teor de C).
De acordo com Souza (2011), a formação do cavaco influencia diversos fatores ligados 
à usinagem, tais como o desgaste da ferramenta, os esforços de corte, o calor gerado na 
usinagem, a penetração do meio lubirrefrigerante etc. Assim, estão envolvidos com o processo 
de formação do cavaco aspectos econômicos e de qualidade da peça, a segurança do operador, 
a utilização adequada da máquina-ferramenta etc. Pressupondo que as condições de corte 
na região de cisalhamento podem levar a grau de deformação máxima ε0, este mesmo autor 
apresenta uma classificação dos cavacos em quatro tipos principais (conforme figura a seguir) 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 213
no diagrama tensão de cisalhamento (τ) x deformação (ε).
O cavaco contínuo é o mais desejável do ponto de vista de acabamento da peça, 
durabilidade da ferramenta e energia consumida, pois ele desliza suave e uniformemente sobre 
a face (superfície de saída) da ferramenta. O material rompe na zona primária de cisalhamento 
com deformações elevadas (ε0 < εp) e permanece homogêneo, com estrutura regular, sem 
fragmentação. As deformações não levam a encruamentos acentuados. Apesar da forma de fita 
externa não apresentar nenhuma evidência clara de fratura ou trinca, esses fenômenos ocorrem 
para que uma nova superfície seja formada. O processo não é restringidopor vibrações. O 
cavaco é removido com a ajuda de quebra-cavacos e sua formação é favorecida pela utilização 
de: ângulo de saída grande, avanço pequeno (pequena espessura de cavaco), velocidade de 
corte alta, ferramenta afiada, lubrirrefrigerante eficiente e máquina rígida.
FIGURA 87 – TIPOS DE CAVACOS EM DEPENDÊNCIA DAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
FONTE: Souza (2011, p. 53)
O cavaco lamelar (ou segmentados) ocorre quando a estrutura do material é irregular 
ou quando vibrações (geradas por grandes avanços e/ou altas velocidades de corte) levam a 
variações na espessura do cavaco. Apresentam-se constituídos de lamelas (ou segmentos) 
distintas justapostas em uma disposição contínua. São caracterizados por grandes deformações 
(εp < ε0 < εR) continuadas em estreitas bandas entre segmentos com pouca ou quase nenhuma 
deformação nos seus interiores. Trata-se de um processo muito diferente do que se verifica 
na formação do cavaco contínuo. Podem ocorrer tanto para grandes avanços como para altas 
velocidades de corte.
UNIDADE 2TÓPICO 3214
No cavaco cisalhado (ou cavaco parcialmente contínuo), a formação é descontínua, pois 
a força de corte cresce progressivamente com a deformação do material até seu encruamento 
acentuado, rompimento e fragmentação (ε0 > εR), quando então a força cai bruscamente e a 
aresta cortante reinicia o processo de deformação, repetindo-se o ciclo. A qualidade da superfície 
usinada passa a ser inferior e há uma tendência de se ter vibrações. Apresenta-se em geral 
como uma fita contínua, pois os efeitos da pressão e da temperatura caldeiam (soldam por 
fricção) os fragmentos. O que difere um cavaco cisalhado de um contínuo (aparentemente), é 
que somente o primeiro apresenta serrilhado nas bordas. Podem ocorrer para velocidades de 
corte extremamente baixas (1 a 3 m/min).
O cavaco arrancado (descontínuo ou de ruptura) tem a forma de pequenos fragmentos 
independentes e distintos, gerados por ruptura (tensões de tração e compressão), já que não 
são capazes de suportar grandes deformações sem se quebrar. Os cavacos não são cisalhados 
e sim arrancados das superfícies com o que a estrutura superficial da peça, muitas vezes é 
danificada por microlascamentos.
1.4.7 Falhas na ferramenta de corte
Em função das condições de corte durante o processo de usinagem, a ferramenta fica 
sujeita a uma combinação de vários fatores de origem térmica, mecânica, química e abrasiva 
(elevada pressão de contato entre peça/ferramenta/cavaco). Como nem o material da peça nem 
o da ferramenta de corte é homogêneo, desgastes e avarias de naturezas distintas podem ser 
observados na ferramenta durante seu uso. Em decorrência de tais solicitações, a deterioração 
da mesma torna-se relativamente rápida.
A figura a seguir ilustra o aspecto da ferramenta de corte com os principais tipos de 
falha durante as operações de torneamento. Os efeitos superficiais representam os desgastes 
(no flanco e na face) e os efeitos volumétricos as avarias (trincas e fraturas).
UNIDADE 2 TÓPICO 3 215
FIGURA 88 – TIPOS DE FALHAS NA FERRAMENTA DE CORTE EM 
TORNEAMENTO
 FONTE: Souza (2011, p. 73)
 
Em geral, os desgastes se apresentam como falhas contínuas, isto é possuem 
comportamento determinístico (podem ser modeladas matematicamente) ao longo de sua 
progressão até a deterioração completa da ferramenta. Isto permite um controle maior da vida. 
Por outro lado, as avarias são falhas transitórias que ocorrem aleatoriamente (não podem ser 
descritas explicitamente por uma função matemática), levam a ferramenta ao colapso (quebra 
total) e são detectadas frequentemente somente após o ocorrido. Por exemplo, no lascamento 
da aresta cortante, a superfície usinada pode ficar extremamente danificada sem falar na 
quebra, que pode acarretar danos irreversíveis à peça.
FONTE: Disponível em: <http://www.bdtd.ufu.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2965>. Acesso 
em: 20 mar. 2013.
Os diversos mecanismos (processos) de falhas em ferramentas de corte agem 
simultaneamente, de forma que tanto sua causa como seu efeito dificilmente podem ser 
distinguidos entre si. Todos eles são observados na prática, mas certamente um prevalecerá 
sobre os demais, dependendo principalmente do material da peça e da ferramenta, da operação 
de usinagem, das condições de corte, da geometria da ferramenta de corte e do emprego do 
meio lubrirrefrigerante. O conhecimento do mecanismo de desgaste é de grande interesse, pois 
permite uma seleção criteriosa da ferramenta mais indicada e das condições mais apropriadas 
de usinagem.
A literatura apresenta variações na classificação dos mecanismos e processos de falhas 
em ferramentas de corte. Porém, grande parte dos trabalhos existentes considera pelo menos 
quatro diferentes mecanismos (processos): abrasão, adesão, difusão e oxidação (Figura 95).
O mecanismo de abrasão mecânica ocorre em toda a faixa de temperatura a qual é 
UNIDADE 2TÓPICO 3216
submetida uma ferramenta de corte. A presença da adesão limita-se a baixas velocidades de 
corte (formação da aresta postiça de corte). Os mecanismos de difusão e oxidação só ocorrem 
de forma acentuada em altas velocidades de corte (altas temperaturas). A figura a seguir 
representa a ação desses mecanismos sobre o desgaste total da ferramenta em função do 
aumento da temperatura de corte.
FIGURA 89 – MECANISMOS DE DESGASTE: (a) abrasão; (b) adesão; (c) difusão; (d) oxidação
FONTE: Souza (2011, p. 74)
 FIGURA 90 – REGIÕES DE INFLUÊNCIA DAS CAUSAS DE DESGASTE
 FONTE: Souza (2011, p. 74)
Em suma, podemos considerar que os principais tipos de desgastes (vide figura a 
seguir) que ocorrem nas ferramentas durante a usinagem são: desgaste de cratera, desgaste 
de flanco e entalhe. As avarias, por outro lado, ilustradas na figura 91, são: (a) aresta postiça 
de corte (APC); (b) deformação plástica; (c) trincas térmicas; (d) lascamento; (e) quebra.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 217
FIGURA 91 – DESGASTES NA FERRAMENTA DE CORTE
(a) desgaste de cratera; (b) desgaste de flanco; (c) flanco.
FONTE: Souza (2011, p. 75)
FIGURA 92 – AVARIAS NA FERRAMENTA DE CORTE: (a) aresta postiça de corte (APC); 
 (b) deformação plástica; (c) trincas térmicas; (d) lascamento; (e) quebras.
FONTE: Souza (2011, p. 76)
1.4.8 Ensaios de usinabilidade
A usinabilidade de um metal pode ser definida como uma grandeza tecnológica, que 
expressa por meio de um valor numérico comparativo (índice ou porcentagem) um conjunto 
de propriedades de usinagem do metal, em relação a outro tomado como padrão. 
UNIDADE 2TÓPICO 3218
Entende-se como propriedades de usinagem de um metal, àquelas que expressam 
o seu efeito sobre grandezas mensuráveis inerentes ao processo de usinagem dos metais, 
tais como a vida da ferramenta, a força de usinagem, o acabamento superficial da peça, a 
temperatura de corte, a produtividade, as características do cavaco. 
FONTE: Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABh3wAK/relatorio-estagio-rodrigo-
vaz-jf>. Acesso em: 20 mar. 2013.
A usinabilidade não é, portanto, uma grandeza específica de um dado material, tal como 
a resistência à tração, o alongamento, o módulo de elasticidade etc.
Neste sentido, o planejamento e o desempenho dos processos de fabricação por 
usinagem são altamente dependentes das propriedades de usinagem dos materiais. Como as 
propriedades de usinagem interessam tanto a fabricantes de materiais e de ferramentas quanto 
aos seus usuários (indústrias), os ensaios de usinabilidade ganham importância relevante na 
determinação dessas propriedades. 
No entanto, existe uma série de dificuldades tanto para a realização de ensaios de 
usinabilidade quanto para a obtenção de resultados confiáveis e representativosda aplicação 
nos processos de fabricação, restringindo, assim, a aplicação dos resultados de maneira ampla 
e sistemática nas indústrias.
As dificuldades associadas aos ensaios de usinabilidade têm relações com uma 
diversidade de fatores influentes na usinagem dos materiais. A usinabilidade é uma propriedade 
resultante da combinação de variáveis e não apenas do material da peça. Influem, de maneira 
geral, fatores relacionados ao tipo de processo de fabricação, à máquina, à ferramenta e aos 
parâmetros de usinagem. Isto torna difícil a análise e interpretação dos resultados dos ensaios, 
com perda de confiabilidade. Para uma boa representatividade do efeito de cada variável, 
seriam necessários testes considerando análise isolada de cada condição de aplicação, o que 
evidentemente, seria muito oneroso.
Outro aspecto a ser considerado é a dificuldade de padronização da metodologia, pois 
em primeiro lugar, não existe uma unidade de medida para a usinabilidade que seja adotada 
com referência sistemática nos ensaios. Além disso, diversos critérios para medir os efeitos 
das variáveis de processo são empregados em ensaios de usinabilidade, como: desgaste 
da ferramenta, temperatura de corte, força de corte, rugosidade ou tolerância da peça, entre 
outros. Por fim, para diferentes processos de fabricação as variáveis e seus efeitos também 
são diferentes, exigindo assim ensaios direcionados aos processos, que são muitos, o que 
dificulta qualquer padronização ou sistematização de metodologia de ensaio.
Considerando a questão da viabilidade econômica e técnica, para que um ensaio de 
usinabilidade seja representativo, terá que ser realizado de maneira a reproduzir as condições 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 219
do processo de fabricação a que se destinam os seus resultados; isto significa que estes 
ensaios envolvem grande consumo de tempo e recursos (material, ferramenta, equipamentos), 
que inviabilizam economicamente sua realização nas indústrias e as tornam dependentes de 
instituições de P&D. Ainda, no que se refere ao aspecto técnico, a realização dos ensaios de 
usinabilidade requer recursos laboratoriais e capacitação pessoal qualificada no assunto da 
tecnologia da usinagem, o que nem sempre está disponível.
FONTE: Adaptado de: < http://download.inep.gov.br/educacao_superior/enade/provas/2011/
ENGENHARIA_GRUPO_%20III.pdf>. Acesso em: 20 mar. 2013.
2 METALURGIA DO PÓ
A metalurgia do pó é a tecnologia que trata dos pós metálicos não só no que se refere 
à sua utilização, mas também no que se refere ao seu tratamento posterior, em que é utilizado 
como pó ou em fabricação de partes metálicas empregadas nos mais variados fins.
Franco (1990) define a metalurgia do pó ou sinterização como a conformação de peças 
obtidas por agregação de pó metálico convenientemente comprimido e aquecido à temperatura 
elevada.
 FIGURA 93 – SINTERIZAÇÃO
 FONTE: Franco (1990, p. 401)
Pós soltos de metais são adicionados a algumas famílias de produtos. Pós de alumínio 
e bronze são misturados em tintas para aparentar acabamentos metálicos. Os pós metálicos 
dão maior resistência à tração e ao desgaste aos plásticos. Em fogos de artifício, metais em 
pó queimam com efeitos coloridos. Entretanto, as aplicações mais importantes e crescentes 
da metalurgia do pó na indústria estão na fabricação de uma diversificada linha de peças.
A metalurgia do pó como processo é conhecido pela humanidade desde a antiguidade, 
UNIDADE 2TÓPICO 3220
embora somente a partir do século XX se compreendeu o imenso campo de aplicações por 
ele oferecido. Em tempos muito remotos, certos metais e ligas metálicas, como o ouro, cobre, 
bronze e também certos óxidos já eram conhecidos e usados na forma de pós para certas 
finalidades, sobretudo, na cerâmica para fins decorativos. Os incas usaram o processo de 
metalurgia do pó para tratamento da platina semelhante ao usado hoje em dia.
Modernamente dois importantes desenvolvimentos contribuíram para o renascimento 
da metalurgia do pó:
a) Fabricação da platina maleável por Wollaston (1829). A platina tem alto ponto de fusão 
(1775°C), como, também, tem a tendência de se contaminar com os gases do forno quando 
fundida. Wollaston desenvolveu o processo para tratamento do cloroplatinato de amônia 
com uma substância carbonácea, reduzindo-o de forma a produzir platina na forma de um 
pó muito fino. Esse pó era, então, lavado com água e em seguida comprimido. A briquete 
resultante era aquecida ao rubro e martelada com um pesado martelo.
b) Fabricação do filamento de tungstênio por Coolidge (1909). Os mais importantes passos, 
entretanto, ocorreram no século XX, começando pelo desenvolvimento de fio de tungstênio. 
Coolidge compactou pó metálico de tungstênio e o sintetizou bem abaixo do seu ponto de 
fusão, aplicando-se a seguir, forjamento a quente, seguido de trefilação para a produção de 
fios apropriados para a utilização em lâmpadas elétricas. Sua patente, entretanto, adquiriu 
valor comercial somente por volta de 1916, criando-se um vasto setor industrial.
2.1 PROCESSOS E OPERAÇÕES
Na fabricação de peças por processos de metalurgia do pó, devem-se considerar várias 
etapas:
1 – obtenção dos pós metálicos;
2 – mistura dos pós em proporções determinadas, de acordo com o tipo de peça a ser produzida;
3 – compressão da mistura em matrizes especiais por meio de prensas;
4 – sinterização da briquete obtida na compressão a temperaturas determinadas, de acordo 
com os tipos de pós constituintes da peça moldada.
Alguns produtos podem passar por outras operações após a sinterização, como por 
exemplo, calibragem por compressão em prensa, infiltração de lubrificantes e até mesmo uma 
nova sinterização (RESENDE, 1992).
As matérias-primas na metalurgia do pó são pós metálicos e não metálicos, cujas 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 221
características tecnológicas influem não só no comportamento do pó durante seu processamento, 
como também nas qualidades finais do produto acabado. Essas características que devem ser 
conhecidas e controladas são as seguintes: pureza química, forma da partícula, tamanho da 
partícula, granulometria, fluidez e densidade aparente.
Os principais processos de obtenção dos pós metálicos são: 
• Processo de moagem.
• Processo de atomização.
• Processo de decomposição térmica;
• Processo com redução de óxido de metais;
• Processo de eletrólise.
Existem outros processos como a precipitação química, condensação etc.
A compactação dos pós é uma das operações básicas do processo de metalurgia do 
pó. A compressão ou moldagem dos pós metálicos tem por finalidade formar um “compactado’ 
(“briquete”) que, geralmente, já possui a forma final da peça que está sendo fabricada. A 
operação tem por finalidade produzir entre as partículas a necessária aglomeração de modo 
a dar à peça acabada o necessário grau de coesão. As características físicas e químicas dos 
pós vão desempenhar importante papel na técnica empregada para compactação.
O pó é colocado em cavidades de matrizes montadas em prensas de compressão, 
onde é comprimido a pressões determinadas, de acordo com o tipo de pó usado e com as 
características finais desejadas nas peças sinterizadas.
As etapas de compactação, exemplificando de uma maneira genérica e simples, são 
as seguintes:
1 – enchimento da cavidade da matriz com pó;
2 – abaixamento do punção superior e parcialmente pelo punção inferior;
3 – aplicação de pressão pelo punção superior e parcialmente pelo punção inferior;
4 – subida e retirada do punção superior; e
5 – subida do punção inferior para forçar o briquete comprimido a sair da matriz.
A compressão dá à peça a forma final, mas não lhe confere uma resistência boa que lhe 
permita trabalhar, pois a pressão não foi suficientepara ligar fortemente as diferentes partes 
que compõem o material da peça.
A aglomeração necessária é conseguida através da sinterização que é um processo 
de aquecimento da peça obtida a frio, durante um tempo determinado e numa atmosfera 
conveniente. Esse tratamento varia com o tipo de material considerado e com as características 
UNIDADE 2TÓPICO 3222
finais do produto.
Na sinterização devem-se considerar dois tipos de ligação entre os grãos: 
1 – Pós em que um dos constituintes de mistura se funde.
 Exemplos: fusão de estanho nas buchas de bronze poroso onde o cobre permanece sólido; 
o cobalto dos carburetos duros cementados (metal duro) em que o carboneto de tungstênio 
permanece sólido.
2 – Pós em que os constituintes não se fundem.
 A operação, neste caso, é efetuada de 60% a 80% da temperatura de fusão.
Podemos citar dois processos típicos da metalurgia do pó, os quais incluem:
• A fabricação de metal duro (carboneto cementado), em que uma mistura de carboneto de 
W, carboneto de Ti, carboneto de Ta, cobalto, lubrificante e opcionalmente uma mistura 
são submetidos à prensagem, pré-sinterizados em forno em atmosfera de hidrogênio à 
temperatura de 1500°C, conformados em prensa e finalmente sinterizadas para acabamento 
em forno com atmosfera de hidrogênio na temperatura de 1500°C. 
• Fabricação de buchas para mancais impregnados de óleo (buchas autolubrificantes), em 
que uma combinação de cobre, estanho, grafita e mistura são submetidos à prensagem, 
sinterização em forno de atmosfera de hidrogênio à temperatura de 1500°C, calibração em 
prensa (recompressão para eliminar distorções e empenamentos) e impregnação (infiltração 
para encher todos os poros do metal com um líquido lubrificante) em forno de atmosfera 
controlada.
Na figura a seguir apresenta-se a representação esquemática para a fabricação de 
pastilhas de metal duro, empregadas em ferramentas de corte, pelo processo de metalurgia 
do pó.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 223
FIGURA 94 – PROCESSO DE SINTERIZAÇÃO DE PASTILHAS DE METAL DURO
FONTE: Franco (1990, p. 402)
2.2 APLICAÇÕES E PRODUTOS DA 
 METALURGIA DO PÓ
As aplicações típicas da metalurgia do pó incluem as seguintes para a produção de 
peças:
1 – Combinação de metais não ligáveis: existem produtos, como contatos elétricos para chaves 
de ligar e desligar que devem ter alta resistência ao desgaste e excelente condutibilidade 
elétrica. O níquel, que tem alta resistência ao desgaste e a prata, que é excelente condutor, 
são combinados pela metalurgia do pó para obter um material que tem as duas qualidades 
desejáveis. Se fundidos juntos, estes metais se separam como água e óleo.
2 – Combinação de materiais metálicos e não metálicos. Isto é necessário na fabricação de 
partes para freios e embreagens, que devem ser capazes de suportar altas temperaturas e 
conter bons materiais resistentes aos desgastes por fricção. Esta combinação de propriedades 
UNIDADE 2TÓPICO 3224
é obtida pelo uso de uma mistura de cobre e zinco como materiais de ligadura com suficiente 
resistência térmica e uma mistura de chumbo, ferro, sílica e grafita para dar propriedades de 
fricção. Outra aplicação é a fabricação de escovas coletoras usadas na indústria elétrica, onde 
uma mistura de cobre e grafita combina a boa condutividade elétrica do cobre com o efeito 
lubrificador da grafita. A adição de chumbo, estanho, zinco e níquel aumenta a resistência 
ao desgaste.
3 – Utilização de metais com pontos de fusão muito altos para fundir. Um bom exemplo 
disso é a fabricação de filamento de tungstênio para lâmpadas incandescentes, que deve 
ter ductibilidade, alto ponto de fusão e características elétricas apropriadas.
4 – Utilização de materiais extremamente duros, mas frágeis. Outra aplicação é a 
fabricação de carburetos duros cementados, cuja base é o carbureto de Tungstênio – CW, 
que é uma substância extremamente dura e muito frágil quando pura, impossibilitando seu 
uso como ferramenta. Misturando-se o CW com outra substância em pó, cujo ponto de 
fusão é relativamente baixo, comprimindo a mistura e submetendo a briquete resultante a 
uma temperatura pouco mais alta que o ponto de fusão da substância aglomerante, vai se 
obter, após a sinterização, um material que, conservando a dureza característica do CW, 
vai possuir também grande tenacidade, resistência a compressão e ao desgaste. O material 
que propicia a cementação do CW deve possuir as seguintes características: possua alta 
tenacidade, seja refratário para possibilitar trabalhos a temperaturas elevadas. O cobalto 
(Co) satisfaz estas condições e é feita a adição na proporção de 3 a 13%.
5 – Fabricação de metais para a obtenção de propriedade estrutural específica. Um bom 
exemplo é a fabricação de buchas autolubrificantes com estrutura porosa. Os pós usados 
são cobre, zinco, grafite e uma pequena quantidade de ácido esteárico, que é um agente 
efetivo para a formação de porosidades. Durante a sinterização, o ácido esteárico, que é 
volátil, ajuda na obtenção de canais intercomunicados, ou poros, através do material. Na 
produção de buchas autolubrificantes, as peças são impregnadas com óleo. Outra aplicação 
é a fabricação de filtros metálicos.
6 – Eliminação de operações de usinagem em produção em massa. Pequenas peças, 
como engrenagens e muitas outras, podem ser produzidas economicamente, substituindo 
processos de fundição e usinagem.
7 – Fabricação de metais pesados, produtos bi-metálicos, magnetos alnico (Al, Ni, Cu, 
Fe).
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2.3 LIMITAÇÕES AO USO DA METALURGIA DO PÓ
A metalurgia do pó tem certas limitações que restringe sua utilização, particularmente 
para produtos que podem ser feitos economicamente através de outros processos. Além disso, 
existem outras limitações referentes ao equipamento mecânico, às características térmicas 
dos pós, segurança e projeto. Algumas dessas limitações são:
• Metais em pó são de custos elevados e algumas vezes difíceis de serem armazenados sem 
alguma deterioração.
• Altos custos dos equipamentos: prensas com capacidades de até 100 ton./pol2 são 
necessárias para alguns produtos. As matrizes, também, são de elevado custo devido à 
precisão necessária e aos materiais utilizados em sua fabricação. Os fornos de sinterização 
apresentam problemas de temperaturas e controle de atmosfera. Esses fatos impedem o 
uso deste processo para pequenas quantidades de peças.
• O tamanho da peça a ser fabricada está relacionado com a capacidade da prensa e também 
pela taxa de compressão dos vários pós.
• É difícil o atendimento para peças intrincadas. A falta de fluidez do pó torna este problema 
mais complicado.
• Algumas dificuldades térmicas aparecem na operação de sinterização. Alguns óxidos de 
metais, como o zinco, estanho, cádmio não podem ser reduzidos a temperaturas abaixo de 
seus pontos de fusão. Assim, se tais óxidos existem, afetam a qualidade do produto.
• Alguns pós, em um estado de divisão em graus muito finos, podem apresentar o problema de 
explosão ou incêndio, necessitando de cuidados especiais. Assim, são os pós de alumínio, 
magnésio, zircônio e titânio.
• Um produto completamente denso não é possível por este processo. Entretanto, as 
porosidades podem ser reduzidas se for feito prensagem a quente ou infiltração.
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RESUMO DO TÓPICO 3
Neste tópico, você viu que:
• A usinagem é o processo de fabricação que promove a retirada de material da peça por 
cisalhamento. A porção de material retirada por esse processo é chamada de cavaco. A 
usinagem atende aos seguintes objetivos: acabamento de superfícies de peças fundidas ou 
conformadas mecanicamente; obtenção de peculiaridades (saliências, reentrâncias, furos 
passantes, furos rosqueados etc.); fabricação seriada de peças a um custo mais baixo; 
fabricaçãode peças, de qualquer forma, a partir de um bloco de material metálico. 
• As superfícies de uma ferramenta de corte de geometria são compostas de faces, flancos 
e quebra cavaco.
• Os movimentos da peça e da ferramenta proporcionam a formação e remoção contínua 
do cavaco e a formação de uma superfície usinada. Desprezando outros movimentos da 
máquina-ferramenta, estes movimentos são denominados como: movimento de corte, 
movimento de avanço e movimento resultante de avanço.
• Os parâmetros que compõem a mecânica do corte nas operações de usinagem dos metais 
são: profundidade de corte (p), velocidade de corte (vc) e avanço (a).
• Os principais ângulos que caracterizam uma ferramenta são: ângulo de incidência ou de 
folga (α), ângulo do fio, do gume ou da cunha (β), ângulo de saída ou de ataque (γ), ângulo 
de corte (δ), ângulo de orientação ou de posição, ou de rendimento (κ), ângulo da ponta ou 
de perfil (ε), ângulo de inclinação (λ).
• Os principais materiais utilizados na fabricação de ferramentas de corte, pela ordem crescente 
de velocidade de corte e dureza, são: aço ferramenta, aço rápido, ligas fundidas, metal duro, 
cermet, cerâmica, nitreto de boro cúbico cristalino, diamante.
• Conforme as condições de deformação e cisalhamento, os cavacos são classificados nos 
tipos contínuo, lamelar, cisalhado e arrancado.
• Os fluidos de corte ou meios lubrirrefrigerantes (LR) para usinagem têm entre seus objetivos: 
aumentar a vida da ferramenta; aumentar a eficiência de remoção de material; melhorar o 
acabamento superficial; reduzir a força e potência de corte. As funções dos meios LR incluem: 
refrigeração da ferramenta, lubrificação as superfícies em atrito, proteção da ferramenta, 
UNIDADE 2 TÓPICO 3 227
peça e máquina contra oxidação e corrosão, arrastamento dos cavacos da área de corte, 
eliminação do gume postiço e ainda outras, tais como as qualidades acessórias e o ponto 
de vista econômico.
• Os meios lubrirrefrigerantes (LR) podem ser classificados em 4 grupos:
A – Meios LR miscíveis em água: envolvendo as soluções aquosas e emulsões (sabões, 
sulfatos e sulfonatos). 
B – Meios LR não miscíveis em água: óleos graxos, óleos minerais puros, óleos mistos, óleos 
com aditivos EP, óleos sulfurados, óleos clorados, óleos fosforados, óleos sulfoclorados. 
C – Gases e névoas.
D – Sólidos: ex.: bissulfeto de molibdênio (Molikote) MoS2.
• As principais substâncias abrasivas utilizadas em retificação e processos correlatos são: 
óxido de alumínio, quimicamente Al2O3, também conhecida comercialmente como Alundum e 
Aloxite, carbureto de silício, SiC, conhecido comercialmente com Carborundum e Crystolon, 
Nitreto de boro (cúbico) – CBN e diamante.
• Os processos de retificação podem ser classificados de acordo com a dureza da peça usinada 
(retificação mole ou verde, retificação dura) ou de acordo com a superfície a ser usinada: 
(a- retificação cilíndrica (externa, sem centros, interna); b- retificação plana (tangencial ou 
frontal); c- retificação de perfis).
• A metalurgia do pó ou sinterização é um processo de conformação de peças obtidas por 
agregação de pó metálico convenientemente comprimido e aquecido à temperatura elevada.
• A fabricação de peças por processos de metalurgia do pó envolve as seguintes etapas:
1 – obtenção dos pós metálicos;
2 – mistura dos pós em proporções determinadas, de acordo com o tipo de peça a ser produzida;
3 – compressão da mistura em matrizes especiais por meio de prensas;
4 – sinterização da briquete obtida na compressão a temperaturas determinadas, de acordo 
com os tipos de pós constituintes da peça moldada.
• A aglomeração necessária dos pós é conseguida através da sinterização que é um processo 
de aquecimento da peça obtida a frio, durante um tempo determinado e numa atmosfera 
conveniente. 
• Dois processos típicos da metalurgia do pó incluem: 
ο	a fabricação de metal duro (carboneto cementado);
ο fabricação de buchas para mancais impregnados de óleo (buchas autolubrificantes). 
• As aplicações típicas da metalurgia do pó incluem as seguintes para a produção de peças:
1 – combinação de metais não ligáveis;
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2 – combinação de materiais metálicos e não metálicos;
3 – utilização de metais com pontos de fusão muito altos para fundir; 
4 – utilização de materiais extremamente duros, mas frágeis; 
5 – fabricação de metais para a obtenção de propriedade estrutural específica; 
6 – eliminação de operações de usinagem em produção em massa; 
7 – fabricação de metais pesados, produtos bi-metálicos, magnetos alnico (Al, Ni, Cu, Fe).
• A metalurgia do pó tem certas limitações que restringe sua utilização, particularmente para 
produtos que podem ser feitos economicamente através de outros processos. Além disso, 
existem outras limitações referentes ao equipamento mecânico, às características térmicas 
dos pós, segurança e projeto. 
• Dentre os processos não convencionais de usinagem podemos citar: usinagem por feixes 
de elétrons (“electron Beam Machining”), eletroerosão (“electric discharge Machining”), 
plasma (“Plasmas Arc Machining”), jato d’água, ultrassom, laser, jato abrasivo (“Abrasive Jet 
Machining” – AJM), eletroquímica (electro-Chemical Machining - ECM), usinagem química 
ou erosão química.
UNIDADE 2 TÓPICO 3 229
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1 Associe nas colunas a seguir o tipo de cavaco com materiais em corte e condições de 
usinagem:
2 O que é uma ferramenta de corte em material cerâmico e qual a sua vantagem ?
3 Faça a correspondência entre os ângulos das ferramentas e a resistência oferecida 
ao corte pelos materiais no quadro a seguir.
4 Quais devem ser características de um fluido de corte?
5 Quais são os critérios utilizados para avaliar o desgaste de uma ferramenta de corte?
6 Qual é a região da ferramenta onde ocorre a maior geração de calor? Como podemos 
diminuir esse efeito?
7 Uma empresa produz diariamente 650 buchas de ferro fundido cinzento da classe 
FE-45012, com dureza de 191 HB, utilizando o processo de torneamento. São 
normalmente realizadas as operações de desbaste, acabamento e faceamento nas 
peças. As ferramentas de usinagem estão com baixa produtividade, apresentando 
desgastes de flanco prematuros. No processo, foi verificado que são utilizadas 
a) ( ) Contínuo
1. Avanço médio e Vc superior a 60 m/min. 
Materiais homogêneos, aço de baixo carbono 
e alumínio.
b) ( ) Ruptura
2. Depósito de material na peça que adere à 
ferramenta. Aço de baixo carbono.
c) ( ) Cisalhado
3. Grandes avanços e vc inferior a 100m/min. 
Materiais dúcteis, ferro maleável, aço. 
d) ( ) Contínuo com gume postiço
4. Avanço e vc pequenos. Materiais frágeis, ferro 
fundido, latão.
Tipos de ângulos de ferramenta Resistência dos materiais
a) ( ) Ângulo cunha mais aberto e ângulo 
saída menor.
1. Materiais de superfície irregulares e plásticos.
b) ( ) Ângulo saída negativo. 2. Materiais mais duros.
c) ( ) Ângulo cunha mais e agudo ângulo 
saída maior.
3. Pouca resistência ao corte.
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ferramentas da Classe ISO P40, sem cobertura, sendo que os parâmetros de corte 
estão de acordo com o catálogo do fornecedor. Nessas condições de trabalho, a 
melhor estratégia para aumentar a produtividade do processo e minimizar o desgaste 
das ferramentas é:
a) ( ) Utilizar fluido de corte emulsionável.
b) ( ) Usar ferramenta da Classe ISO K40, sem cobertura.
c) ( ) Usar ferramenta da Classe ISO K10, com revestimento de TiN.
d) ( ) Usar ferramenta da Classe ISO M40, sem cobertura de TiN.
e) ( ) Diminuir os parâmetros de corte (velocidade de corte e avanço).
8 Identifique as arestas e superfícies indicadas na ferramenta de barra de torno:
9 Dados de um torneamento cilíndrico:
• Comprimento a usinar: 500 mm
• Diâmetro