Máquinas e ferramentas usadas em estruturas de aeronaves
O desempenho seguro de uma aeronave depende da manutenção contínua da integridade estrutural da aeronave.
Com já falei em outros posts A construção de aeronaves com chapas de metal domina a aviação mundial.
É importante que os reparos na estrutura metálica sejam realizados de acordo com as melhores técnicas e procedimentos disponíveis, porque reparos mal executados podem representar um perigo potencial imediato ou a longo prazo.
Vou citar um exemplo de erro na execução de um reparo estrutural de um Boeing 747 da China Airlines, que simplesmente ficou oculto e despercebido e só foi identificado 22 anos depois quando a estrutura falou gerando na morte de 225 pessoas.
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Link do Voo China Arilines 611
A confiabilidade de uma aeronave depende da qualidade do seu projeto, assim como da mão de obra utilizada durante os reparos. O planejamento do reparo da estrutura metálica de uma aeronave é complicado pela necessidade de que uma aeronave seja o mais leve possível.
Não é o objetivo deste post detalhar o acidente então vou deixar aqui o link do evento.
Se o peso não fosse um fator crítico os reparos poderiam ser fortes com uma grande margem de segurança.
Na prática os reparos devem ser fortes o suficiente para suportar todas as cargas com o fator de segurança necessário, mas sem adicionar muito peso extra.
Devido ao seu tamanho e fonte de energia o maquinário utilizado na oficina é normalmente fixo, e a parte da estrutual da aeronave como fuselagem, asa, empenagem que precisa ser construída ou reparada é trazida até onde está a máquina.
Mas quando se fala em Estruturas de aeronaves ou reparos nós devemos falar de ferramentas ou maquinas especiais
O mecânico de estruturas, faz a maior parte do seu trabalho com
ferramentas e dispositivos especiais, que foram projetados para acelerar, simplificar e melhorar o seu trabalho.
Essas ferramentas e dispositivos especiais, incluem placas de apoio e bigornas, e vários tipos de blocos e sacos de areia usados como suporte no processo de desamassamento.
Vou descrever aqui começando pelas máquinas mais pesadas.
Máquinas pesadas
São as diversas máquinas existentes nas oficinas como, por exemplo:
- Viradeira manual
- Viradeira hidráulica
- Guilhotina manual
- Guilhotina mecânica/ hidráulica
- Morsa
- Calandra (Laminador)
- Encolhedeira
- Serra de fita
- Lixadeira
- Esmerilhadeira
VIRADEIRA MANUAL (BRAKES)
Antes de usarmos uma viradeira, há vários ajustes que devem ser feitos quanto à espessura do material, largura, a agudeza e o ângulo
da dobragem.
Uso de Viradeira
- Servem para fazer ângulos em chapas;
- Podem ser ajustadas para diversas espessuras;
- Podem ser usadas em conjunto com um gabarito para aumentar o raio
- da dobra;
- Uma chapa de proteção entre a chapa a ser dobrada e a ferramenta deve ser colocada de modo que não haja contato entre as duas superfícies.
- Deve-se observar a espessura da chapa e direção dos grãos para não haver fratura.
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO.
A maioria dos metais tem a tendência de voltar à sua forma original. Se a viradeira for ajustada para um ângulo de 90º, o metal dobrado
provavelmente formará um ângulo de 87º ou 88º.
Por isso, se desejarmos uma dobra em ângulo de 90º, ajustamos a viradeira para um ângulo de aproximadamente 93º
VIRADEIRA HIDRÁULICA (HYDRAULIC BRAKE)
Mesma finalidade da viradeira manual;
Usada em dobras de materiais mais resistentes;
Usada em dobras de chapas com espessuras grandes.
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
Guilhotina
A guilhotina proporciona ao técnico em células um meio conveniente de cortar e alinhar chapas de metal geralmente feitas em liga de alumínio, aço e algumas vezes em titânio.
Guilhotinas estão disponível nos modelos manual, hidráulico e pneumático.
GUILHOTINA MANUAL (MANUAL GUILLOTINE)
Usada para cortar chapas com espessuras pequenas;
Usada para realizar pequenos ajustes de corte;
Cuidado com o alinhamento do corte, tende a desalinhar;
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO.
GUILHOTINA MECÂNICA/ HIDRÁULICA (MECHANIC/ HYDRAULIC GUILLOTINE)
Como guilhotinas operadas por pedal têm a capacidade máxima de corte de 0,063 polegada de ligas de alumínio, deve-se usar guilhotinas com acionamento hidráulico ou pneumático para cortar metais mais espessos.
A guilhotina de esquadriar é usada para corte e esquadriamento de chapas de metal.
Essas guilhotinas são formadas por uma lâmina inferior fixa, presa a uma bancada, e uma lâmina superior móvel, fixa a uma cabeça cruzada.
Para fazer o corte, a lâmina superior é movida para baixo, pisando-se no pedal da máquina
A chapa é cortada pisando-se no pedal, enquanto ela é mantida imóvel na posição através de um grampo.
Características da guilhotina Mecânica
Mesma finalidade da guilhotina manual;
Usada em cortes de materiais mais resistentes;
Usada em cortes de chapas com espessuras grandes.
Oferece um corte preciso.
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
Tesourões em espiral
São usados no corte de linhas irregulares no meio de uma chapa, sem cortar, a partir das bordas. A lâmina superior é estacionária, enquanto a lâmina inferior é móvel.
A máquina é operada através de uma alavanca conectada à lâmina inferior.
A serra elétrica Ketts
Utiliza lâminas de vários diâmetros. A cabeça dessa serra pode ser girada para qualquer ângulo desejável, e é muito útil na remoção de seções
danificadas em vigas de reforço (longarinas).
Antes de instalar uma lâmina, ela deve ser verificada cuidadosamente quanto a possíveis rachaduras. Um lâmina rachada pode despedaçar-se, resultando em graves danos pessoais.
MORSAS (BENCH FORMER)
As morsas são ferramentas usadas para segurar vários tipos de materiais, onde algum tipo de serviço vai ser executado.
· Usada para realizar pequenas conformações em chapas;
· Usada como viradeira manual;
· Uso em outras aplicações.
· CUIDADO COM OS DEDOS.
· USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO.
PRENSA HIDRÁULICA (HYDRAULIC PRESS)
Usada para conformações e prensagens mais precisas;
Usada para fabricação de peças em série;
Controlar a força de aplicação;
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
CALANDRA (LAMINADOR) (SLIP ROLL FORMER)
O laminador é operado manualmente, e consiste de três rolos, dois apoios,
uma base e uma manivela. A manivela gira os dois rolos dianteiros através de um trem de engrenagens.
Os rolos dianteiros servem como alimentadores ou rolos de pega. O rolo traseiro dá a curvatura adequada ao trabalho. Os rolos dianteiros
são ajustados através de dois parafusos nas laterais da máquina.
Operado manualmente;
Usada para conformar chapas com raios elevados;
Usada por exemplo para conformar uma chapa de reparo de fuselagem;
Usar sempre um corpo de provas antes do processo de conformação final;
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE OS ÓCULOS DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
SERRA DE FITA (BAND SAW)
A serra de fita consiste em uma lâmina de metal dentado acoplada a circunferência de ruas rodas. Esta lâmina de metal dentado gira continuamente ao redor destas rodas.
A serra fita é usada para cortar alumínio, aço, e partes de materiais compostos.
Usada para cortes em geral;
Usar sempre um bloco para evitar o contato dos dedos com a serra;
Em certas ocasiões requer óleo de corte;
Cortar em baixa velocidade de translação para evitar o rompimento da
serra;
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE MÁSCARA DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
A velocidade da serra de fita, assim como o tipo e estilo da lâmina, dependem do material que será cortado. Elas são normalmente projetadas para cortar um tipo de material, e deve ser trocada para cada tipo de material diferente. A velocidade é controlável e a plataforma de corte pode ser inclinada para cortar em ângulo.
LIXADEIRA (BENCH SANDER)
Usada para desbaste de peças em geral;
Usada para acabamento;
Material abrasivo.
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE MÁSCARA DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
ESMERIL (BENCH GRINDER)
O termo esmeril se aplica a todas as formas de esmerilhadores. Para ser mais específico, consiste em uma máquina que possui uma roda abrasiva que remove o excesso de material, produzindo uma superfície lisa.
O esmeril pode ser usado para operar cinzéis e para apontar formões, chaves de fenda e brocas; para desbastar trabalhos e para alisar superfícies
metálicas.
Rodas de esmeril
Uma roda de esmeril é uma ferramenta de corte com um grande número de arestas cortantes, arranjada de forma que quando gastam, se partem originando novas arestas.
O Carboneto de silício e o óxido de alumínio são os dois tipos de abrasivos mais usados na maioria das rodas de esmeril.
O carboneto de silício é o agente cortante usado para esmerilhar materiais duros, tais como o ferro fundido – ele é também usado para esmerilhar alumínio, bronze, latão e cobre. O óxido de alumínio é o agente cortante para esmerilhar aço e outros metais com alta resistência a tração.
Usada para desbaste de peças em geral;
Usada para afiação de brocas;
Material abrasivo.
CUIDADO COM OS DEDOS.
USE SEMPRE MÁSCARA DE PROTEÇÃO/ PROTETOR AURICULAR.
CUIDADOS
Antes de usar um esmeril de bancada, certificamos que as rodas de esmeril estão bem fixas no eixo do motor através das porcas flangeadas. Se uma roda se soltar, ela pode ferir gravemente o operador, e danificar o equipamento.
Outro perigo, é a altura do descanso para ferramentas. Um descanso frouxo pode fazer com que a ferramenta ou peça seja arrancada as mãos do operador, fazendo com que as mãos toquem a roda de esmeril, causando graves ferimentos.
Sempre que usar o esmeril, utililize óculos de segurança, mesmo que haja uma proteção em volta do esmeril. Os óculos devem encaixar-se bem contra a face e nariz. Esse é o único meio de protegermos os olhos dos fragmentos metálicos.
Óculos frouxos devem ser substituídos por outros que se encaixem
perfeitamente.
Verificamos as rodas abrasivas quanto a rachaduras, antes de ligamos o esmeril. Uma roda rachada pode desintegrar-se graças à
alta velocidade de rotação
GLOSSÁRIO (em ordem alfabética)
Alavanca
Peça de acionamento mecânico que transmite força para uma ferramenta ou mecanismo. Em tesourões em espiral, serve para mover a lâmina inferior e efetuar cortes com menor esforço do operador.
Calandra (Laminador / Slip Roll Former)
Máquina com três rolos usada para curvar chapas e gerar superfícies cilíndricas ou com grandes raios. Os rolos dianteiros alimentam a chapa e o rolo traseiro define a curvatura.
Capacidade de corte
Limite máximo de espessura e tipo de material que uma máquina (como uma guilhotina) consegue cortar com segurança e precisão. Ex.: certas guilhotinas operadas por pedal têm capacidade limitada para ligas de alumínio finas.
Carboneto de silício
Abrasivo usado em rodas de esmeril para usinar materiais duros (como ferro fundido) e também metais não ferrosos (alumínio, bronze, latão, cobre), garantindo corte eficiente e acabamento adequado.
Chapa de proteção
Lâmina fina colocada entre a peça e a ferramenta durante a dobra para evitar marcas superficiais e reduzir o atrito, preservando o acabamento da chapa principal.
Direção dos grãos (da chapa)
Orientação das fibras metálicas resultantes da laminação. Dobragem contrária à direção dos grãos pode facilitar trincas; por isso, considerar essa direção reduz risco de fraturas.
Esmeril (Esmerilhadeira / Bench Grinder)
Máquina com roda(s) abrasiva(s) para desbaste, afiação de brocas e formões, e acabamento de superfícies metálicas. Exige inspeção das rodas e uso rigoroso de EPIs devido à alta rotação.
Espessura do material
Medida da “altura” da chapa. Determina ajustes de viradeiras e seleção de lâminas de corte, afetando raio mínimo de dobra, força necessária e risco de fissuras.
Fator de segurança
Margem adicional de resistência aplicada em projetos e reparos estruturais para garantir que a peça suporte cargas além das previstas, sem adicionar peso desnecessário.
Gabarito (de dobra)
Dispositivo auxiliar que define dimensões, ângulos e raios de dobra. Ajuda a padronizar resultados e reduzir retrabalho em séries de peças.
Guilhotina
Máquina de corte retilíneo para chapas metálicas. Possui lâmina superior móvel e inferior fixa; pode ser manual, mecânica, hidráulica ou pneumática, usada para cortes precisos e esquadriados.
Guilhotina manual
Versão acionada por pedal ou esforço direto do operador, indicada para chapas finas e ajustes rápidos. Requer atenção ao alinhamento para manter o corte reto.
Guilhotina mecânica/hidráulica
Versão motorizada para chapas mais espessas ou materiais mais resistentes. Oferece corte consistente, maior capacidade e precisão, com menor esforço do operador.
Ligas de alumínio
Materiais metálicos leves e resistentes, muito usados em estruturas aeronáuticas. Sua trabalhabilidade influencia seleção de lâminas, velocidade de corte e parâmetros de dobra.
Lixadeira (Bench Sander)
Máquina com abrasivo aplicado a uma correia ou disco para desbaste e acabamento. Útil para retirar rebarbas, corrigir formas e preparar superfícies para montagem.
Longarina
Viga de reforço estrutural (por exemplo, em asas ou fuselagens). Ferramentas como a serra elétrica Ketts podem ser usadas para remover seções danificadas próximas a longarinas em reparos.
Morsa (Prensa de bancada / Bench Former)
Ferramenta de fixação que imobiliza a peça para operações de conformação leve, dobra simples ou acabamento. Ajuda a manter segurança e precisão durante o trabalho.
Óculos de proteção
Equipamento de proteção individual que protege os olhos contra fragmentos, fagulhas e poeiras geradas por esmeris, serras e lixadeiras. Deve ajustar bem ao rosto para proteção efetiva.
Óxido de alumínio
Abrasivo usado em rodas de esmeril para materiais com alta resistência à tração (como aços). Garante remoção de material com boa relação entre corte e acabamento.
Pedal (de acionamento)
Comando mecânico presente em máquinas como guilhotinas manuais. Baixar o pedal movimenta a lâmina, exigindo atenção constante para evitar acidentes com os dedos.
Prensa hidráulica
Máquina para conformações precisas e fabricação seriada de peças. Permite controlar a força aplicada, garantindo repetibilidade e qualidade dimensional.
Protetor auricular
EPI que reduz a exposição ao ruído em operações com máquinas como esmeris, lixadeiras e serras. Ajuda a prevenir perda auditiva induzida por ruído.
Raio de dobra
Curvatura interna resultante da dobragem. Ajustar o raio conforme espessura e liga evita trincas e garante integridade estrutural da peça dobrada.
Reparo estrutural
Intervenção para restaurar a integridade de componentes da aeronave. Deve equilibrar resistência e peso, seguindo técnicas corretas e planejamento criterioso.
Rodas de esmeril
Elementos abrasivos do esmeril, com muitas arestas cortantes que se renovam ao se desgastar. Precisam ser inspecionadas quanto a rachaduras antes do uso.
Serra de fita (Band Saw)
Serra com lâmina em loop contínuo para cortes diversos em alumínio, aço e compósitos. Exige escolha correta de lâmina e velocidade, além de bloqueio/guia para segurança.
Serra elétrica Ketts
Serra de mão com lâminas de diâmetros variados e cabeça ajustável para cortes em ângulo. Útil na remoção de trechos danificados, inclusive próximos a longarinas.
Tesourões em espiral
Ferramenta para cortar linhas curvas e internas sem acessar a borda da chapa. A lâmina superior é fixa e a inferior se move via alavanca.
Velocidade de corte (translação/rotação)
Parâmetro de operação de serras e esmeris que deve ser ajustado ao material e à ferramenta. Velocidades inadequadas aumentam risco de ruptura de lâmina ou queima da peça.
Viradeira hidráulica (Hydraulic Brake)
Viradeira motorizada para dobrar materiais mais resistentes ou chapas grossas, mantendo controle do ângulo e segurança durante a operação.
Viradeira manual (Brake)
Máquina para dobrar chapas com ajustes de espessura, largura e ângulo. É comum compensar o “retorno elástico” ajustando a máquina para ângulo ligeiramente maior que o desejado.
FAQ
P: Como compensar o “retorno elástico” ao usar a viradeira?
R: Ajuste a viradeira para um ângulo um pouco maior do que o desejado (por exemplo, para obter 90°, ajustar para cerca de 93°). Assim, quando o metal “voltar”, a peça ficará no ângulo correto.
P: Quando escolher viradeira hidráulica em vez da manual?
R: Use a hidráulica para materiais mais resistentes ou chapas de maior espessura, quando a manual exigir esforço excessivo ou não alcançar a precisão/força necessárias.
P: Por que a direção dos grãos da chapa importa na dobra?
R: Dobrar contra a direção dos grãos aumenta o risco de trincas. Alinhar a dobra com a orientação adequada reduz tensões e evita falhas.
P: Para que serve a chapa de proteção durante a dobragem?
R: Ela evita marcas e arranhões na peça principal, reduzindo atrito com a ferramenta e preservando o acabamento superficial.
P: Qual a diferença prática entre guilhotina manual e mecânica/hidráulica?
R: A manual é indicada para chapas finas e cortes rápidos, exigindo mais atenção ao alinhamento. A mecânica/hidráulica oferece maior capacidade, precisão e constância em materiais mais espessos.
P: Como escolher a lâmina e a velocidade na serra de fita?
R: Baseie-se no material e espessura: alumínio, aço e compósitos pedem passos de dente e velocidades diferentes. Ajuste a velocidade e troque a lâmina para cada material, garantindo corte limpo e seguro.
P: Em que situações usar tesourões em espiral em vez de serra elétrica?
R: Quando for preciso recortar curvas internas sem acessar a borda da chapa. A serra elétrica é melhor para cortes retos/angulados ou remoção de seções maiores.
P: Para que usar um gabarito de dobra?
R: Para padronizar ângulos e raios, reduzir variações entre peças e aumentar a repetibilidade, especialmente em produção seriada.
P: Quais EPIs são indispensáveis nas operações de corte e desbaste?
R: Óculos de proteção (sempre), protetor auricular e, quando houver poeira ou fagulhas, máscara de proteção. Luvas e avental podem ser necessários conforme a operação.
P: Como inspecionar rodas de esmeril com segurança?
R: Verifique fixação e possíveis rachaduras antes de ligar. Um descanso de ferramenta bem ajustado e óculos adequados são essenciais para evitar acidentes.
P: Por que fazer um “corpo de provas” antes da conformação final na calandra?
R: Para validar regulagens de rolos e raio, evitando desperdício de material e garantindo que a peça final atenda às dimensões e tolerâncias.
P: O que significa “capacidade de corte” indicada pela guilhotina?
R: É a espessura máxima (considerando o material) que a máquina pode cortar de forma segura e precisa. Exceder esse limite compromete a qualidade e a segurança.
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