Sebenta · Desenhos de fabrico para retificação, texturização e acabamentos de superfície (UC02881)

Introdução

No projeto de um molde, uma cavidade bem modelada em 3D não chega. O desenho de fabrico é quem diz ao operador da retificadora, ao polidor e ao aplicador de textura o que fazer a cada superfície: quanto material remover, com que rigor dimensional, com que rugosidade final e com que aspeto visual. Esta sebenta ensina a analisar as especificações e a documentação técnica e funcional da peça a acabar e a preparar a conceção gráfica dos componentes a obter, que são as duas realizações centrais desta unidade curricular.

O percurso segue a lógica de um gabinete de desenho de moldes: primeiro os fundamentos do desenho técnico (projeções, cortes, cotagem), depois o toleranciamento e a rugosidade, depois a simbologia normalizada que traduz tudo isso no papel, e por fim os três processos de acabamento que esta UC cobre: retificação, polimento e texturização, terminando na sequência operatória, na verificação e na segurança.

Objetivos de aprendizagem (referencial): caraterizar os processos de acabamento de superfícies e associá-los ao processo de fabrico; executar croquis e aplicar simbologia e anotações em esboços; aplicar vistas, cortes, secções e cotagem; aplicar as normas de acabamento superficial e inserir a simbologia de rugosidade; efetuar a legendagem; executar operações simples de retificação, texturização e polimento; verificar e validar o acabamento superficial; e aplicar as normas de segurança e saúde no trabalho.

1. Acabamentos de superfície e processos de fabrico

Uma peça de molde raramente sai pronta da primeira operação. A sequência típica é: maquinação de desbaste (torneamento, fresagem, eletroerosão) que dá a forma geral, seguida de uma ou mais operações de acabamento que garantem a precisão dimensional e o aspeto final exigidos pela função da peça.

Nesta unidade, os três acabamentos de superfície em estudo são:

• Retificação: processo de arranque de apara com um abrasivo (a mó), usado quando se precisa de precisão dimensional apertada e baixa rugosidade que a maquinação convencional não garante sozinha.
• Polimento: refinamento progressivo da superfície com abrasivos cada vez mais finos, até um aspeto liso ou espelhado.
• Texturização: aplicação deliberada de um relevo controlado na superfície (por exemplo, na cavidade de um molde), para transferir esse relevo à peça injetada.

A escolha do acabamento depende sempre da função da superfície: uma zona de ajustamento com um casquilho pede retificação de precisão; uma cavidade que vai produzir uma peça com aspeto de couro pede texturização; uma zona de contacto visível de alta qualidade ótica pede polimento fino. Associar o processo de fabrico ao acabamento certo é a primeira decisão do desenhador, antes de desenhar um único símbolo.

2. Desenho técnico: projeções, cortes e secções

O desenho de fabrico usa a representação normalizada por projeções ortogonais (o método europeu, primeiro diedro): vista de frente, vista de cima e vista de perfil, alinhadas segundo as regras da norma. Sem isto, cada operador interpretaria a peça de forma diferente.

Duas ferramentas de leitura interna são essenciais em peças de molde, muitas vezes com furos, canais de refrigeração e nervuras escondidas:

• Corte: secciona a peça imaginariamente por um plano e desenha-se o que ficaria visível a olhar de frente para o corte, com tracejado de área cortada (hachura) a 45 graus.
• Secção: mostra só o perfil da zona cortada, sem o resto da peça atrás, útil para nervuras finas ou perfis constantes.

Um corte bem escolhido substitui várias vistas escondidas cheias de linhas tracejadas, e é isso que torna um desenho de fabrico legível para quem vai maquinar ou retificar a peça.

3. Cotagem nominal e cotagem de fabrico

Cotar é indicar as dimensões que a peça deve ter. Nesta unidade distinguem-se dois usos da cotagem, com finalidades diferentes:

• Cotagem nominal (funcional): a cota que a peça acabada tem de respeitar para funcionar, a que aparece no desenho de definição final. É pensada a partir do ajustamento com outras peças (por exemplo, o diâmetro de um pino que tem de entrar num casquilho).
• Cotagem de fabrico: a cota usada durante o processo, orientada às referências de maquinação e às operações intermédias. Inclui as sobre-espessuras deixadas para a operação seguinte remover.

A relação entre as duas é sempre: cota de fabrico = cota nominal + sobre-espessura ainda por remover. Uma peça a torneada para depois retificar sai do torno maior do que a cota final, exatamente pela sobre-espessura.

4. Toleranciamento geral e ajustamentos

Nenhuma cota se fabrica exata. O desenho tem de dizer quanto de desvio é aceitável. Há dois níveis de toleranciamento nesta UC:

Tolerâncias gerais (para cotas sem indicação especial)

Cotas sem tolerância explícita seguem uma tolerância geral normalizada, indicada uma única vez na legenda (por exemplo "Tolerâncias gerais conforme classe m"), poupando anotar tolerância cota a cota. Classes correntes e alguns valores de referência, para dimensões lineares:

Ajustamentos ISO (para cotas funcionais apertadas)

Quando duas peças têm de ajustar (um veio numa furação), usa-se o sistema ISO de tolerâncias e ajustamentos: uma letra (posição do campo de tolerância; minúscula para veios, maiúscula para furos) e um número (grau IT, quanto maior, mais larga a tolerância). Alguns valores de IT, em micrómetros, para a gama de 18 a 30 mm:

Um veio h tem o campo de tolerância todo abaixo do nominal (desvio superior 0, desvio inferior = − IT). Um furo H tem o campo todo acima (desvio inferior 0, desvio superior = + IT).

5. Rugosidade: os parâmetros Ra e Rz

A rugosidade descreve as irregularidades microscópicas da superfície que a cotagem e as tolerâncias, ambas macroscópicas, não captam. Os dois parâmetros desta unidade são diferentes entre si e não convertíveis um no outro por um fator fixo: cada um mede algo distinto e tem de ser indicado e verificado separadamente.

• Ra (rugosidade média aritmética): a média aritmética dos valores absolutos dos desvios do perfil em relação à linha média, ao longo do comprimento de avaliação. É o parâmetro mais comum, sensível ao conjunto do perfil.
• Rz (altura máxima do perfil): mede a diferença entre o pico mais alto e o vale mais fundo do perfil de rugosidade dentro do comprimento de amostragem considerado pela norma em vigor. É sensível a defeitos pontuais que o Ra pode diluir na média.

⚠️ Erro grave a evitar: não existe um fator universal do tipo "Rz é sempre quatro vezes o Ra". A relação entre os dois depende da forma do perfil (mais ou menos picos isolados, mais ou menos regular) e do processo de fabrico. Cada superfície do desenho é medida e especificada com o parâmetro que o critério funcional exige, nunca por conversão.

Valores típicos de Ra alcançáveis por processo, como referência de gama e não como regra fixa:

6. Simbologia normalizada do acabamento superficial

A indicação da textura superficial num desenho seguia a ISO 1302; desde 2021, essa norma foi substituída pela série ISO 21920 (em particular a ISO 21920-1, sobre a indicação da textura superficial na documentação técnica). Os símbolos gráficos base mantiveram-se; mudou sobretudo a definição exata de alguns parâmetros e o texto normativo de referência. Em desenhos mais antigos ainda se cita a ISO 1302; em desenhos novos cita-se a ISO 21920-1. Um desenho usa sempre uma única norma de referência, escrita na legenda, e nunca mistura as duas.

O símbolo gráfico base é uma marca em forma de visto (dois traços de comprimento desigual). Existem três variantes, e nunca se troca uma pela outra:

À volta do símbolo, em posições fixas, escreve-se a informação completa: o valor do parâmetro de rugosidade e o seu limite (posição a, por exemplo "Ra 0,8"), o processo de fabrico ou tratamento exigido (posição b, por exemplo "Rectificado"), o comprimento de amostragem quando difere do padrão (posição c), o símbolo de direção da estria (posição d) e a sobre-espessura de maquinação a deixar para operações seguintes (posição e).

7. Retificação: a máquina, as mós e as técnicas

A retificadora convencional é constituída, em traços gerais, por: uma cabeça porta-mós com o motor que faz rodar a mó a alta velocidade, uma mesa que suporta e desloca a peça (longitudinal e transversalmente), um sistema de fixação da peça (pontas, mandril magnético) e um circuito de refrigeração que arrefece a zona de corte e arrasta as aparas finas.

Tipos de mós

A mó é o abrasivo aglomerado que executa o corte. Caracteriza-se por um código normalizado que combina, entre outros:

• Tipo de abrasivo: óxido de alumínio (aço em geral), carboneto de silício (ferro fundido, materiais não ferrosos, cerâmicas), CBN e diamante (aços muito duros e carbonetos).
• Grão: o tamanho do grão abrasivo; grão fino para acabamento, grão grosso para desbaste.
• Ligante: o que mantém os grãos unidos (vitrificado, resinóide, de borracha, metálico).
• Dureza/grau: identificado por uma letra, de mais mole a mais dura.

Técnicas de retificação

• Retificação cilíndrica (exterior e interior): a peça roda entre pontas ou em mandril enquanto a mó, também a rodar, avança; é o processo dos Exemplos A e B.
• Retificação plana: a mó atua sobre uma superfície plana fixa numa mesa magnética.
• Retificação sem centros (centerless): a peça é suportada entre a mó de corte e uma mó reguladora, sem pontas, para grandes séries.

Parâmetros de corte

Valores de referência, sempre a confirmar com a ficha da máquina e do abrasivo:

8. Polimento

O polimento remove as marcas deixadas pela retificação através de abrasivos progressivamente mais finos, até ao acabamento pedido. Os meios usados nesta unidade:

• Pedras de polir e cerâmicas: usadas nas primeiras fases, para remover marcas de retificação mais grosseiras.
• Lixas: numa sequência de grão decrescente (por exemplo 220, 400, 600, 800, 1200), cada grão remove as marcas do anterior.
• Pastas diamantadas: para as fases finais, graduadas em micrómetros (por exemplo 6 µm, 3 µm, 1 µm, 0,25 µm), até um acabamento espelhado.

A regra de ouro é nunca saltar mais do que um grão na sequência: passar de uma lixa grossa direto para uma pasta fina não remove as marcas anteriores, só as esconde temporariamente. Cada fase tem de eliminar por completo as marcas da fase anterior antes de avançar.

Nas cavidades de molde que vão ser texturizadas, o polimento prévio é crítico: qualquer risco ou marca deixada antes da texturização fica visível através da textura, porque o ataque químico ou o laser realçam, não escondem, os defeitos da superfície de base. Uma cavidade a texturizar exige um polimento a um Ra muito baixo, próximo do espelhado, antes de seguir para a textura.

9. Texturização: tipos, normas e transferência digital

A texturização aplica um relevo controlado à superfície da cavidade, que a peça injetada reproduz por contacto direto com o molde.

Tipos de textura

• Texturas geométricas: padrões regulares, riscados, quadriculados ou pontilhados.
• Texturas orgânicas: imitação de materiais naturais, como couro, madeira, tecido ou pele.
• Texturas funcionais: relevo com função técnica, como superfícies antiderrapantes ou de baixo brilho para dispersar reflexos.

Normas de referência

• VDI 3400: norma alemã de texturização por eletroerosão química/por descarga, que classifica a textura por graus crescentes de profundidade e rugosidade (por exemplo, do grau 12, mais fino, ao grau 45, mais profundo). O desenho indica apenas o grau exigido; a profundidade e a rugosidade de referência para cada grau vêm tabeladas pelo fornecedor do processo.
• Mold-Tech: catálogo comercial norte-americano com milhares de padrões codificados (geométricos, tipo couro, tipo madeira, entre outros), cada um com uma amostra física de referência que o cliente aprova antes da aplicação.

Tecnologias de transferência digital

A textura aplica-se hoje sobretudo por transferência digital a partir de um ficheiro 3D, em vez de máscaras físicas de ataque químico tradicionais:

• Gravação a laser: o ficheiro digital controla diretamente um feixe laser que remove material à profundidade e ao padrão pedidos, com grande repetibilidade.
• Eletroerosão por elétrodo texturizado: o elétrodo é fabricado já com a textura, e transfere-a à cavidade por descarga elétrica.

A grande vantagem da transferência digital é a repetibilidade entre cavidades e entre moldes de reposição: a mesma textura sai sempre igual, o que um ataque químico manual não garante.

10. Croquis, legendas e anotações no desenho de fabrico

Croquis à mão livre

O croqui é um desenho técnico feito à mão livre, sem instrumentos de precisão, mas respeitando as proporções, as convenções e a simbologia normalizada. Serve para registar rapidamente uma ideia, uma peça observada ou uma alteração no chão de fábrica, antes de a passar a CAD. Um bom croqui de uma peça a acabar já traz: as vistas necessárias, as cotas principais, e a simbologia de rugosidade das superfícies críticas.

Legendas

A legenda (ou cartucho) é o quadro fixo, normalmente no canto inferior direito da folha, com: designação da peça, número de desenho, escala, material, tratamento, norma de rugosidade em vigor (ISO 21920-1, por exemplo), nome de quem desenhou e verificou, e data. É a informação que identifica e valida o desenho.

Anotações

Para além das cotas e da simbologia de rugosidade, o desenho de fabrico leva anotações de texto sempre que uma informação não se representa graficamente: o tratamento térmico exigido, o revestimento, a referência à norma de textura (por exemplo "Cavidade: VDI 3400 · grau 24, ver legenda"), ou uma nota de processo ("Retificar depois de têmpera").

11. Sequência operatória, verificação e manutenção dos equipamentos

Sequência operatória

A ordem das operações não é arbitrária: normalmente desbaste → tratamento térmico (quando aplicável) → retificação → polimento → texturização, porque cada etapa corrige o que a anterior deixou em excesso e prepara a superfície para a seguinte. Inverter a ordem, por exemplo texturizar antes de retificar, obriga a repetir trabalho ou destrói a textura já aplicada.

Verificar e validar o acabamento

Depois de cada operação, verifica-se se a peça cumpre o desenho:

• Rugosímetro: mede Ra e Rz por contacto (apalpador) e compara com o valor indicado no símbolo.
• Comparação visual e ao tato com amostras de referência, sobretudo para texturas (comparação direta com a amostra Mold-Tech ou VDI aprovada).
• Instrumentos de medição dimensional (micrómetro, calibre) para confirmar que a cota final está dentro do campo de tolerância calculado.

O acabamento só se dá por aceite depois de a peça cumprir, em simultâneo, a cota dimensional, a tolerância geométrica e a rugosidade ou textura especificadas.

Manutenção dos equipamentos

A retificadora e os equipamentos de texturização/polimento exigem manutenção regular: balanceamento e diamantação da mó (para manter o corte e a geometria), limpeza dos filtros do circuito de refrigeração, verificação de fugas e do estado dos bicos de refrigeração, e lubrificação das guias da mesa conforme o plano do fabricante. Uma mó desequilibrada ou mal diamantada produz vibração e piora a rugosidade obtida, mesmo com os parâmetros de corte corretos.

12. Segurança e saúde no trabalho

A retificação, o polimento e a texturização envolvem riscos específicos que têm de constar do desenho e do procedimento, nunca só da memória do operador:

• Projeção de partículas e faíscas: usar sempre óculos de proteção ou viseira; a mó pode fraturar a alta velocidade, por isso nunca se ultrapassa a velocidade máxima marcada no abrasivo.
• Pó de retificação e de polimento: pode conter partículas finas nocivas por inalação prolongada; usar máscara/respirador adequado e garantir a aspiração/extração de pó na máquina, nunca soprar com ar comprimido apontado ao corpo ou à cara.
• Corte e abrasão nas mãos: usar luvas resistentes, exceto quando o manual do fabricante desaconselhar luvas junto de peças rotativas (risco de arrastamento); seguir sempre essa indicação específica.
• Ruído: usar protetores auriculares em operações prolongadas de retificação.
• Limpeza e manutenção da máquina: desligar e bloquear a máquina antes de qualquer limpeza ou intervenção (procedimento de bloqueio e etiquetagem), nunca limpar com a mó ou o disco ainda em movimento, e recolher os resíduos e lamas abrasivas em recipiente próprio, nunca com as mãos desprotegidas.
• Produtos químicos de texturização: ácidos e solventes usados na texturização tradicional exigem luvas químicas, proteção ocular e ventilação adequada, conforme a ficha de segurança do produto.

O rigor nestas regras é uma atitude avaliada nesta unidade, tal como a autonomia, a organização e o respeito pelas regras e normas definidas.

Erros comuns

• Confundir Ra e Rz, ou inventar um fator de conversão entre os dois. São parâmetros diferentes, cada um especificado e medido por si.
• Usar o símbolo de rugosidade com barra numa superfície que não deve ser maquinada (por exemplo, já texturizada), ou o símbolo com círculo numa superfície que precisa mesmo de ser retificada. O símbolo tem significado técnico, não é decorativo.
• Confundir cotagem nominal com cotagem de fabrico, esquecendo de somar a sobre-espessura na cota que sai para a operação anterior à final.
• Misturar, no mesmo desenho, referências à ISO 1302 e à ISO 21920-1. Escolhe-se uma norma de referência e mantém-se em todo o desenho.
• Texturizar antes de retificar ou de polir, o que obriga a repetir a textura do zero ou destrói o relevo aplicado.
• Saltar fases na sequência de lixas ou pastas diamantadas do polimento, deixando marcas escondidas que a textura depois revela.
• Ignorar os EPI nas operações de retificação e texturização, ou limpar a máquina sem a desligar primeiro.

Glossário

• Retificação: processo de acabamento por arranque de apara com abrasivo (mó).
• Mó: ferramenta abrasiva aglomerada usada na retificação.
• Polimento: refinamento progressivo da superfície com abrasivos cada vez mais finos.
• Texturização: aplicação de um relevo controlado na superfície de uma cavidade de molde.
• Ra: rugosidade média aritmética, média dos desvios do perfil em relação à linha média.
• Rz: altura máxima do perfil de rugosidade, diferença entre o pico mais alto e o vale mais fundo.
• ISO 21920-1: norma atual de indicação da textura superficial em desenho técnico, sucessora da ISO 1302.
• ISO 2768: norma de tolerâncias gerais para dimensões lineares e angulares sem indicação especial.
• IT (grau de tolerância): valor normalizado de amplitude de tolerância dimensional (ISO 286), tanto maior quanto maior o número.
• Ajustamento: relação de folga ou aperto entre um veio e um furo com a mesma cota nominal.
• Cotagem nominal: cota funcional final da peça acabada.
• Cotagem de fabrico: cota usada durante o processo, com sobre-espessura incluída.
• Sobre-espessura: material extra deixado numa operação para a seguinte remover.
• Croqui: desenho técnico à mão livre, com proporções e simbologia respeitadas.
• VDI 3400: norma alemã de texturização por descarga, com graus crescentes de profundidade.
• Mold-Tech: catálogo comercial de padrões de textura codificados.
• Cartucho/legenda: quadro fixo do desenho com a identificação, escala, material e normas em vigor.
• EPI: equipamento de proteção individual.

Síntese

O desenho de fabrico desta unidade parte da análise das especificações da peça e da sua conceção gráfica, apoiada em projeções, cortes e secções. Sobre essa base entra a cotagem (nominal e de fabrico, ligadas pela sobre-espessura) e o toleranciamento (geral por ISO 2768, ou por ajustamento ISO com graus IT). A rugosidade (Ra e Rz, nunca convertíveis um no outro) entra no desenho pela simbologia normalizada da ISO 21920-1, com os três símbolos base: sem adição, com círculo (sem remoção) e com barra (com remoção obrigatória). Os três processos de acabamento estudados, retificação, polimento e texturização (com as normas VDI 3400 e Mold-Tech, hoje sobretudo por transferência digital a laser ou eletroerosão), seguem uma sequência fixa e são verificados com rugosímetro e amostras de referência. Todo o processo é enquadrado por legendas, anotações e por regras de segurança e saúde no trabalho que protegem quem opera as máquinas.

Exercícios resolvidos

1. Uma cavilha guia sai do torno com Ø20,80 mm e vai ser retificada até Ø20,50 h6. Qual a sobre-espessura de retificação, em mm e em µm?

Resolução: sobre-espessura = 20,80 − 20,50 = 0,30 mm, ou seja 300 µm.

2. Para a mesma cavilha, calcula os limites aceites da cota final, sabendo que IT6, na gama 18 a 30 mm, vale 0,013 mm e que "h" coloca o campo de tolerância abaixo do nominal.

Resolução: desvio superior 0, desvio inferior − 0,013 mm. Limites: 20,500 mm (superior) e 20,500 − 0,013 = 20,487 mm (inferior). A cavilha é aceite entre 20,487 mm e 20,500 mm.

3. Que símbolo de rugosidade se usa numa superfície de cavidade que vai ser texturizada e não pode voltar a ser maquinada depois? E numa superfície que vai ser retificada?

Resolução: a superfície texturizada usa o símbolo com círculo (remoção de material não permitida). A superfície a retificar usa o símbolo com barra (remoção de material obrigatória), porque a retificação é um processo de arranque de material.

4. Uma mó de Ø300 mm roda a 1800 rpm. Calcula a velocidade periférica em m/s e diz se está dentro da gama de referência (20 a 35 m/s).

Resolução: n = 1800/60 = 30 rotações/s. vc = π × 0,300 × 30 = 28,27 m/s. Está dentro da gama de referência, logo os parâmetros da máquina são adequados a esta mó.

5. Um operador quer aplicar uma textura VDI 3400 numa cavidade que ainda tem marcas visíveis de retificação. Porque é que isto é um erro, e o que devia ter sido feito antes?

Resolução: é um erro porque a texturização, química ou por laser, realça as marcas da superfície de base em vez de as esconder. Antes da textura, a cavidade devia ter sido polida progressivamente, com lixas de grão decrescente e depois pastas diamantadas, até um Ra muito baixo, próximo do espelhado, eliminando por completo as marcas de retificação.

6. Explica em que ordem se cota uma peça que vai ser torneada e depois retificada, e porquê.

Resolução: o desenho de definição traz a cota nominal funcional (por exemplo Ø20,50 h6). A folha de processo do torneador usa a cota de fabrico, que é a nominal mais a sobre-espessura de retificação (Ø20,80 mm neste caso). A ordem existe porque a peça tem de sair do torno maior do que a cota final, para sobrar material para a mó remover na operação seguinte.