PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PEDAIS AUTOMOTIVOS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - CAMPUS JOINVILLE CENTRO TECNOLÓGICO DE JOINVILLE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO -  2017/1

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PEDAIS AUTOMOTIVOS

Angelis M. T. Schumacher*, Leonardo A. do Nascimento

Universidade Federal de Santa Catarina, *[e-mail]

RESUMO

Este trabalho refere-se ao processo de fabricação de pedais automotivos, mais especificamente os pedais utilizados no veículo do projeto de extensão Fórmula CEM do Centro Tecnológico de Joinville, assim como os fundamentos dos materiais e dos processos utilizados em sua fabricação. O trabalho apresenta um material alternativo ao atualmente usado e fará um rápido comparativo entre eles. Em cada sessão será aprofundado os tipos de materiais usados e seus processos de fabricação, com o intuito de demonstrar teoricamente como funciona tal processo.

Palavras-chave: processo de fabricação, pedal, pedais automotivos.

INTRODUÇÃO

A Universidade Federal de Santa Catarina conta com diversos projetos de extensão em forma de equipes de competição, sendo uma delas o Fórmula CEM do Centro Tecnológico de Joinville, que foi criada em 2010 com o intuito de participar da competição anual Fórmula SAE(1). Para participar da competição é necessário desenvolver um projeto completo e construir um carro tipo Fórmula, onde o veículo passará por provas estáticas e dinâmicas, avaliando a performance de cada projeto na pista, assim como as apresentações técnicas das equipes, que inclui projeto, custo, e uma apresentação de marketing(2).

Para um bom desempenho durante a competição um dos requisitos de projeto é que o veículo seja leve e que tenha custo reduzido. Visando esses fatores o presente trabalho irá tratar sobre pedais, uma das peças do veículo Fórmula, de maneira a otimizar o protótipo. O pedal nada mais é que uma alavanca anexa a certos instrumentos e máquinas que se move com o pé para gerar movimento ou parar(3). O veículo Fórmula possui em seu projeto três pedais: de aceleração, de frenagem e de embreagem. Atualmente esses pedais são produzidos em alumínio, mas utilizamos no corrente trabalho o aço carbono 1020 por se tratar de um material de baixo custo. Nas seções seguintes trataremos sobre o aço sendo utilizado na fabricação de tais pedais e seu respectivo processo de fabricação, assim como um breve comparativo entre o uso do aço e do alumínio.

DESCRIÇÃO DO COMPONENTE

        Como falado anteriormente, o carro da equipe Fórmula CEM contém três pedais, um para freio, um para acelerador e outro para embreagem, como mostrado na Figura 1:

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Figura 1 – Acelerador, embreagem e freio, respectivamente.

As três peças podem ser facilmente usinadas ou cortadas a jato de água (por uma empresa especializada nos processos) caso seja usado um material como aço 1020, material relativamente barato e facilmente encontrado no mercado. O uso desse material é adequado nesse caso, pois as peças não sofrerão aplicações de grandes forças, o que torna sua manutenção quase nula. No protótipo as partes são parafusadas (a parte do pedal propriamente dito pode ser solta do restante da “alavanca”), mas esse tipo de aço pode ser soldado com facilidade caso haja necessidade. Seria interessante também aplicar uma camada de borracha sobre a parte de apoio dos pés para melhor firmeza e evitar que os pés do piloto escorreguem.

FUNDAMENTOS DO MATERIAL

O aço 1020 é um aço de baixo teor de Carbono (menos de 0,30%), possui baixa resistência e dureza e alta tenacidade e ductilidade. É usinável e soldável, além de apresentar baixo custo de produção. O estado de fornecimento desse material pode ser laminado a quente, recozido ou laminado(4). A Tabela 1 apresenta a composição química aços 1020 e a Tabela 2, as propriedades mecânicas desse aço.

Tabela 1 – Composição química do aço 1020

Aço SAE	C%	Mn%	Si%	P%(máx)	S%(máx.)
1020	0,23	0,45	0,21	0,04	0,05

Tabela 2 - Propriedades mecânicas dos aços nas condições: laminados a quente: normalizado e recozido.

Qualidade	Condições	Temperatura de auste- tização (ºC)	Resist. à tração ( MPa)	Limite de escoamento (MPa )	Alongamento (%)	Redução de área (%)	Dureza (HB)	Impacto (J)
AFP	AISI (1)
1020	1020	Laminado Normalizado Recozido	- 870 870	450 440 395	330 345 295	36,0 35,8 36,5	59 68 66	143 131 111	87 118 123

 (Fonte: LG Steel 2017(5))

O alumínio, por sua vez, oferece facilidade na fabricação, boa resistência à corrosão, baixa densidade, alta proporção de força para o peso e alta resistência à fratura. A vantagem da utilização do alumínio é que este apresenta uma densidade em torno de um terço do aço, tornando-se um dos mais leves metais comercialmente disponíveis(6). No entanto, trata-se de um material de alto custo se comparado ao aço, devido a questões de mercado e pelo complexo processo de obtenção da matéria. Em média, o alumínio é 4 vezes mais caro que o aço (dados de 2014 que comparam o alumínio 6061 T6 e o Aço Carbono 1020)(7).