UC02888

Estabelecer tratamentos e estados de acabamento de superfície em desenho técnico

Simbologia normalizada, rugosidade, dureza, corrosão, tratamentos térmicos, termoquímicos e revestimentos

Curso profissional · 50h · Técnico de Desenho e Projeto de Moldes

Plano

  1. Especificações técnicas e requisitos
  2. Simbologia do estado de acabamento
  3. Rugosidade: Ra e Rz
  4. Qualidades de fabrico e rugosidade teórica
  5. Durezas: HRC, HV e HB
  6. Conversão de durezas
  7. Processos de corrosão
  8. Processos de desgaste
  9. Tratamentos térmicos
  10. Tratamentos termoquímicos
  11. Cromagem dura e níquel químico
  12. Revestimentos I: pintura, metalização, lacagem
  13. Revestimentos II: oxidação, anodização, titânio/alumínio
  14. Limpeza de superfícies: decapagem
  15. Segurança e saúde no trabalho
  16. Fecho

Bloco 1 · Especificações e requisitos

Da função da peça ao acabamento

Antes de desenhar um símbolo, o desenhador define as especificações técnicas e os requisitos de cada componente: para que serve, que esforços recebe, em que ambiente trabalha, que aspeto tem de ter.

  • É esta análise que decide tratamento térmico, termoquímico, revestimento ou simples acabamento por rugosidade.
  • Um erro de especificação propaga-se a todo o resto do desenho.
  • A escolha de material (aço pré-temperado vs aço para têmpera) já é parte da especificação.

Tabela de decisão

Requisito Resposta típica
Resistência mecânica em todo o volume Tratamento térmico
Resistência ao desgaste na superfície, núcleo dúctil Tratamento termoquímico
Desgaste/corrosão com espessura acrescentada Revestimento funcional (crómio, níquel)
Proteção contra corrosão em ambiente húmido Revestimento de proteção
Aspeto estético final Revestimento decorativo
Ajuste dimensional apertado Rugosidade e tolerância controladas

Aços correntes em moldes: pré-temperados (1.2311/1.2738, 28-34 HRC de base) e para têmpera (1.2343/1.2344, trabalho a quente).

Bloco 2 · Simbologia do estado de acabamento

As três variantes do símbolo

A norma ISO 21920 (que substituiu a ISO 1302, mantendo os símbolos) define um visto com três variantes que nunca se trocam entre si:

Símbolo Significado
Visto simples Textura exigida, processo não especificado
Visto com círculo Remoção de material não permitida
Visto com barra Remoção de material obrigatória

Um desenho usa sempre uma única norma, indicada na legenda, e nunca mistura ISO 1302 com ISO 21920 no mesmo desenho.

Posições fixas de indicação

À volta do símbolo, sempre nas mesmas posições:

  • a: valor do parâmetro de rugosidade (ex.: "Ra 0,4")
  • b: processo de fabrico ou tratamento (ex.: "Nitrurar")
  • c: comprimento de amostragem, quando difere do padrão
  • d: direção da estria de maquinação
  • e: sobre-espessura de maquinação a deixar

Verifica-se símbolo a símbolo no desenho final: uma troca entre círculo e barra muda o significado técnico da chamada.

Bloco 3 · Rugosidade: Ra e Rz

Dois parâmetros distintos

  • Ra: média aritmética dos desvios do perfil em relação à linha média.
  • Rz: diferença entre o pico mais alto e o vale mais fundo do perfil.

Não existe fator universal de conversão entre Ra e Rz. Depende da forma do perfil e do processo. Cada superfície mede-se e especifica-se com o parâmetro exigido, nunca por conversão.

O rugosímetro (apalpador) mede diretamente o valor a comparar com o símbolo do desenho.

Bloco 4 · Qualidades de fabrico e rugosidade teórica

As classes N de qualidade

Antigamente, a rugosidade agrupava-se em classes N1 a N12, cada uma o dobro (aprox.) da anterior:

Classe Ra de referência Processo típico
N3 0,1 µm Polimento fino
N5 0,4 µm Retificação fina
N7 1,6 µm Torneamento de acabamento
N9 6,3 µm Fresagem/torneamento de desbaste

Ainda se usam como linguagem de oficina para falar de "qualidade de acabamento" sem citar o valor exato.

Rugosidade teórica e geometria da ferramenta

A geometria da ferramenta também determina a rugosidade. Altura teórica de crista (torneamento):

R_max = f² / (8 × r)

f = avanço (mm/rot), r = raio de ponta (mm).

Exemplo: f = 0,2 mm/rot, r = 0,8 mm.

R_max = 0,2² / (8 × 0,8) = 0,04 / 6,4 = 0,00625 mm = 6,25 µm.

É um valor teórico ideal, não o Ra medido: vibração, desgaste da ferramenta ou o material podem piorar o resultado real.

Bloco 5 · Durezas: HRC, HV e HB

Três escalas, três indentadores

Escala Indentador Aplicação
HRC (Rockwell C) Cone de diamante, 150 kgf Aços temperados, materiais duros
HB (Brinell) Esfera Materiais mais moles, fundidos
HV (Vickers) Pirâmide de diamante Toda a gama, camadas finas, microdureza

O HV é o único que cobre toda a gama com a mesma escala; é o preferido para medir a dureza de camadas finas (tratamento termoquímico).

Bloco 6 · Conversão de durezas

Tabela aproximada, nunca fórmula exata

As três escalas não convertem entre si por fórmula exata: indentadores e geometrias diferentes. Só há tabelas de correspondência aproximada. Quando a precisão importa, testa-se na escala pedida.

HRC HB (aprox.) HV (aprox.)
30 286 302
40 371 392
45 421 446
50 481 513
55 550 595

Exemplo: peça medida em HRC 45 → lê-se na tabela: HB ≈ 421, HV ≈ 446. Não se calcula, lê-se.

Bloco 7 · Processos de corrosão

Cinco tipos a reconhecer

Tipo Mecanismo
Uniforme Ataque distribuído por toda a superfície
Galvânica Dois metais diferentes + eletrólito
Por picada Ataque localizado e profundo
Em fenda Água retida entre duas superfícies
Sob tensão Tensão residual + meio corrosivo

Proteção: materiais compatíveis, revestimento adequado, desenho sem frestas onde a água se acumule, inibidores em circuitos fechados.

Bloco 8 · Processos de desgaste

Quatro tipos a reconhecer

Tipo Mecanismo Resposta
Adesivo Micro-soldadura entre superfícies em movimento Dureza superficial + lubrificação
Abrasivo Partículas duras riscam a superfície Tratamento termoquímico/revestimento
Fadiga superficial Ciclos repetidos criam fendas Dureza + menor rugosidade
Erosivo Impacto de partículas ou fluido Revestimento duro

Adequar corrosão e desgaste é escolher, para cada superfície, o mecanismo mais provável e a resposta que o combate, sem exagerar nem faltar.

Bloco 9 · Tratamentos térmicos

Têmpera, revenido e homogeneização

Atuam em todo o volume da peça; não acrescentam espessura mensurável.

  • Têmpera: aquecer acima da austenitização, arrefecer rápido, martensite (dura, frágil).
  • Revenido: reaquecer a temperatura mais baixa, sempre após a têmpera, reduz a fragilidade.
  • Homogeneização: alta temperatura prolongada, uniformiza a estrutura, antes de maquinar.

Anota-se por nota de texto, nunca pelo símbolo de rugosidade:

Têmpera e revenido: 48-52 HRC
Retificar após tratamento térmico

Bloco 10 · Tratamentos termoquímicos

Cementação e nitruração

Alteram a composição química só na camada superficial, deixando o núcleo dúctil.

  • Cementação: difusão de carbono, alta temperatura, têmpera posterior. Camada até 60 HRC, profundidade 0,3-1,5 mm.
  • Nitruração: difusão de azoto, 500-550°C, sem têmpera posterior. Camada 650-750 HV, menor distorção.

Nota no desenho: processo + profundidade + dureza esperada.

Efeito nas cotas: a nitruração acrescenta ligeira espessura (cresce para fora). Exemplo: cota final Ø20,000 mm, crescimento 0,008 mm/lado → cota de pré-nitruração = 20,000 − 2×0,008 = 19,984 mm.

Bloco 11 · Cromagem dura e níquel químico

Dois tratamentos que acrescentam material

  • Cromagem dura: eletrodeposição de crómio, 900-1100 HV, boa resistência a desgaste e corrosão, espessura 20-100 µm.
  • Níquel químico: deposição autocatalítica (sem corrente), muito uniforme em furos e geometrias complexas, espessura 10-25 µm.

Regra de cotagem: a cota do desenho é sempre a cota final, depois do revestimento.

  • Veio: cota de pré-revestimento = cota final − 2 × espessura.
  • Furo: cota de pré-revestimento = cota final + 2 × espessura.

Exemplos resolvidos

Veio com cromagem dura. Cota final Ø25,00 mm, espessura 0,03 mm/lado.

Pré-cromagem = 25,00 − 2×0,03 = 25,00 − 0,06 = Ø24,94 mm.

Furo com níquel químico. Cota final Ø40,00 mm, espessura 0,015 mm/lado.

Pré-niquelagem = 40,00 + 2×0,015 = 40,00 + 0,03 = Ø40,03 mm.

Bloco 12 · Revestimentos I

Pintura, metalização e lacagem

  • Pintura: camada orgânica líquida, estética e proteção ligeira, 20-120 µm/demão, sem cotagem apertada.
  • Metalização: projeção térmica de metal fundido, proteção ou reconstrução dimensional de peça desgastada, depois maquinável de novo.
  • Lacagem: laca ou verniz de acabamento, mais fina, maior brilho ou dureza superficial que a pintura.

Nenhum destes três exige normalmente recalcular a cota funcional com o mesmo rigor da cromagem/níquel, exceto a metalização de reconstrução.

Bloco 13 · Revestimentos II

Oxidação, anodização e titânio/alumínio

  • Oxidação/anodização (alumínio): conversão química/eletroquímica da superfície em óxido; metade cresce para fora, metade consome o metal base.
  • Titânio/Alumínio (PVD, TiN/TiAlN): camada muito fina (1-5 µm), dureza altíssima (2000-3000 HV), aplica-se já na cota final.

Exemplo: camada de óxido de 20 µm → crescimento líquido ≈ 10 µm/face → diâmetro cresce ≈ 20 µm (0,02 mm) face à cota antes de anodizar.

Bloco 14 · Limpeza de superfícies

Decapagem: sempre antes de tratar

A decapagem remove química (banho ácido/alcalino) óxidos, carepa e contaminantes, antes de qualquer tratamento ou revestimento.

Desengorduramento → Decapagem → Lavagem e neutralização → Tratamento/revestimento

A projeção de abrasivo (jato de areia/granalha) prepara mecanicamente a superfície e melhora a aderência de pinturas e metalizações.

Uma peça mal limpa compromete todo o tratamento seguinte: revestimento sobre sujidade descola, tratamento termoquímico sobre óxidos não penetra uniforme.

Bloco 15 · Segurança e saúde no trabalho

EPI para banhos, jato e polimento

  • Banhos ácidos/alcalinos: luvas químicas, óculos/viseira, avental de proteção, ventilação/exaustão local. Consultar sempre a ficha de dados de segurança (FDS).
  • Diluir ácido: sempre ácido para a água, nunca água para o ácido.
  • Chuveiro de emergência e lava-olhos: acessíveis e desobstruídos.
  • Jato de abrasivo: proteção respiratória, proteção auditiva, cabine fechada com aspiração.
  • Polimento: óculos de proteção, guarda da roda montada, recolha do pó por aspiração, nunca por sopro.

Bloco 16 · Fecho

Recapitulando

  • A especificação técnica decide entre tratamento térmico, termoquímico, revestimento ou acabamento por rugosidade.
  • A simbologia ISO 21920 (sem adição, com círculo, com barra) representa o estado de acabamento; Ra e Rz não se convertem entre si.
  • HRC, HV e HB não convertem por fórmula exata, só por tabela aproximada.
  • Corrosão e desgaste identificam o risco; tratamento térmico (volume), termoquímico (camada) e revestimento (espessura acrescentada, cota final vs pré-revestimento) respondem-lhe.
  • Decapagem prepara sempre a superfície; segurança com EPI fecha todo o processo.

Próximo: fichas e projeto, especificar e desenhar o acabamento completo de componentes de molde.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a especificação vem antes do símbolo. Sem saber "para quê", não se escolhe "como". - Erro comum: escolher o tratamento pela moda ou pelo que já se usou noutra peça, sem analisar o requisito real. - Exemplo: um macho de molde que injeta plástico com fibra de vidro (abrasivo) pede resistência ao desgaste superficial, não só dureza geral.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: esta tabela é o ponto de partida de todo o resto do bloco de conteúdo. - Pergunta: um macho que injeta 500.000 peças em plástico com fibra de vidro, qual a linha da tabela? (desgaste na superfície, núcleo dúctil). - Exemplo real: os aços 1.2311/1.2738 já vêm com dureza de base e não levam têmpera adicional, só tratamentos de superfície quando necessário.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: círculo = não mexer mais nesta superfície; barra = tem mesmo de se arrancar material. - Erro comum: usar o símbolo com barra numa superfície já revestida ou nitrurada até à cota final. - Exemplo: uma cavidade texturizada usa círculo (não pode voltar a ser maquinada); uma superfície retificada usa barra.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: são posições fixas, não decoração; cada posição tem um significado normalizado. - Pergunta: onde escrevo "Ra 0,2" e onde escrevo "Retificado"? (posição a e posição b, respetivamente). - Erro comum: esquecer a posição e, deixando a peça sem informação sobre a sobre-espessura a deixar para a operação seguinte.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar com força: NUNCA inventar um fator para converter Ra em Rz. É um erro grave e recorrente. - Erro comum: multiplicar Ra por um número "mágico" para chegar a Rz. Não existe esse número. - Exemplo: duas superfícies com o mesmo Ra podem ter Rz muito diferentes, se uma tiver um risco isolado profundo e a outra não.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: é uma progressão geométrica (duplica), não linear. - Pergunta: uma superfície de ajuste apertado pede que classe, N3 ou N9? (N3, mais fina). - Exemplo: um operário de oficina diz "preciso de N7 aqui" em vez de "Ra 1,6", e ambos significam o mesmo.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: reduzir o avanço ou aumentar o raio de ponta melhora sempre o acabamento teórico. - Erro comum: confundir este Rmax teórico (geometria da ferramenta) com o Ra ou o Rz medidos na peça real. - Exercício de aula: recalcular com f = 0,1 mm/rot e comparar o resultado (melhora bastante, por estar ao quadrado).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: cada escala tem o seu indentador e a sua gama de aplicação, não são intercambiáveis. - Erro comum: usar Brinell numa peça muito dura ou muito fina; a esfera não penetra de forma fiável. - Pergunta: para medir a dureza de uma camada nitrurada de 0,3 mm, qual escala escolho? (HV, marca pequena).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar com força: é uma tabela de leitura, não uma fórmula. Nunca inventar um fator de conversão. - Erro comum: multiplicar HRC por um número para "chegar" a HB. Não existe essa fórmula fiável. - Exemplo: acima de HRC 55-60 o HB deixa de ser prático, porque a esfera do Brinell não penetra bem em material tão duro.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: reconhecer o TIPO de corrosão antes de escolher a proteção; cada tipo tem uma causa diferente. - Erro comum: colocar aço inoxidável e alumínio em contacto direto num ambiente húmido, sem isolar. - Exemplo: um parafuso inox num bloco de alumínio corrói o alumínio junto ao contacto (corrosão galvânica).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: sobre-especificar (tratamento caro sem risco real) é tão errado como sub-especificar. - Erro comum: aplicar o mesmo tratamento a todas as superfícies "por garantia", sem analisar cada uma. - Exemplo: um macho que injeta plástico com fibra de vidro sofre desgaste abrasivo, não erosivo.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: o tratamento térmico não muda a forma nem acrescenta material, só a estrutura interna. - Erro comum: anotar a têmpera com o símbolo de estado de acabamento. Esse símbolo é só para a superfície. - Exemplo: uma sobre-espessura de 0,2 mm antes da têmpera compensa o empeno térmico; a retificação final remove-a.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: só a camada superficial muda, ao contrário do tratamento térmico ao volume todo. - Erro comum: esquecer o crescimento dimensional da nitruração num ajuste apertado. - Pergunta: porque não se usa têmpera simples num macho que precisa de núcleo tenaz? (endureceria o núcleo todo, tornando-o frágil ao impacto).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a direção do cálculo troca entre veio e furo. É o erro mais comum deste bloco. - Erro comum: aplicar a mesma fórmula (subtrair) a um furo, deixando o furo pequeno demais depois de niquelado. - Exemplo: mostrar os dois casos lado a lado com números diferentes para fixar a diferença de sinal.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: fazer os dois cálculos no quadro, um a seguir ao outro, para a turma ver a diferença de sinal. - Erro comum: trocar qual é "espessura por lado" com "espessura total no diâmetro" (é sempre 2× por lado, no diâmetro). - Exercício de aula: mudar a espessura para 0,05 mm e recalcular os dois casos.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a função aqui é sobretudo estética/proteção ligeira, não estrutural. - Erro comum: aplicar pintura numa superfície de ajuste funcional que precisava de ficar sem revestimento. - Exemplo: metalizar uma peça desgastada para "engordar" a cota e depois maquinar de novo à medida certa.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a proporção metade/metade é uma referência típica, a confirmar com o anodizador, não uma lei fixa. - Erro comum: tratar o crescimento da anodização como desprezável em todos os casos; em ajustes apertados conta. - Exemplo: os revestimentos PVD são tão finos que raramente obrigam a recalcular a cota, ao contrário da cromagem dura.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a limpeza é uma condição do resultado final, não um detalhe dispensável. - Erro comum: saltar a decapagem "para poupar tempo" e o revestimento descolar mais tarde. - Exemplo: comparar duas amostras, uma decapada e outra não, depois de pintadas e riscadas com a unha.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a regra do ácido para a água é inegociável e tem de ser dita sempre que se fala de banhos. - Erro comum: retirar a guarda da roda de polir "para chegar melhor" à peça. Nunca. - Pergunta: porque é que se sopra o pó de polimento com aspiração e não com ar comprimido? (espalha a poeira e atinge o operador).