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O ladrão da produtividade – O ajuste de máquinas
Um dos grandes causadores de perda de produtividade nas fábricas de tubo é a parada comumente chamada de “Ajuste de Máquina”. Esse ladrão de produtividade chega a roubar mais de 5% do tempo disponível da maioria dos fabricantes no Brasil. Vamos entender o que compõe este item de controle e como os operadores podem reduzi-lo.
Condemir Silva Filho*
 
CONCEITO DE AJUSTES DE MÁQUINA
Devemos separar os ajustes decorrentes da montagem de ferramental (setup) dos demais ajustes. Estes são devidos tanto à montagem para uma bitola quanto para mudança de seção que está entrando na formadora. Eles devem estar embutidos no tempo de setup e não serem destacados como paradas depois do setup.
Outro conceito que devemos entender é que parte dos ajustes de máquina é realizada com a máquina “rodando” em manual ou em velocidade reduzida. Normalmente os operadores não reportam esse tipo de interferência por não se tratar de parada. Entretanto, a produtividade cai da mesma forma que uma parada (lembrando o conceito de produtividade e OEE).
Então tudo que não for decorrente de setup e que tenha interferência do operador com máquina parada é que consideramos como Ajustes de Máquina. Embora seja apenas uma separação conceitual, os ajustes com máquina parada também geram ajustes com máquina rodando, o mesmo também ocorre como consequência de paradas por manutenção.
 
AJUSTES DE MÁQUINA
A necessidade de parar para ajustar uma formadora de tubos provém principalmente de:

PARTE I

PARTE II

·    Influência da Programação

·         Ajuste de Ferramenta de Remoção Interna

·    Troca de matéria prima (aço)

·         Ajuste de tolerâncias dimensionais

·    Trocas de parte de ferramental

·         Correções devido a falhas na solda

·    Eliminação de defeitos superficiais

·         Correções de sincronismo dos acionamentos

INFLUÊNCIA DA PROGRAMAÇÃO
Diz a boa prática de Programação da Produção (PCP) de formadoras de tubo que deve sempre haver uma sequência lógica de espessuras, ascendente ou descendente. Diz-se isso por uma razão óbvia: redução dos ajustes. Na verdade, esses ajustes deveriam ser feitos com máquina rodando, sem perda de produção. Quando há um “degrau” muito grande entre a espessura em máquina e a que está entrando maior que 0,50 mm, deve-se parar a máquina e elevar ou baixar os rolos verticais de formação para acomodá-los à espessura. Degraus de espessura maiores que isso – quando feitos com máquina rodando – podem gerar paradas maiores (tais como travamento ou patinação do ferramental) ou mesmo quebrar eixos formadores (do break-down).
Passagem de espessuras com “degrau” menor que 0,50 mm requerem pequenos ajustes na solda (potência e compressão de solda) que devem ser feitos com a máquina rodando. Ajustes na formação também são necessários (break-down e fin-pass). A Calibração e as passagens de quadrificação (cabeças turcas) podem requerer ajuste devido a empenamento e /ou torção.
Os rolos formadores (break-down) são projetados para trabalhar em uma faixa de espessura de matéria prima. Normalmente o primeiro rolo superior tem que ser substituído a cada 1/8” de espessura (cerca de 3 mm). Em algumas máquinas simplesmente se vira 180° os rolos superiores que já tem o raio adequado à nova faixa de espessura e largura. Em outras máquinas, esses rolos podem ser reposicionados para a nova espessura e largura.
SB123 Ajuste de maquinas 01
 
 
Obviamente esta é uma parada para ajuste que requer troca de ferramental e deve também ser considerada pelo PCP durante o planejamento da produção.
A troca de espessura pode requerer também troca de outro insumo: a ferramenta de corte contínuo.
 
 
  
Trabalhando-se com serras HSS (aço rápido) que são concebidas para trabalharem numa faixa de parâmetros de corte que considera a espessura e o material a ser cortado. Os passos dos dentes da serra (distância entre um dente e outro) são evidentemente a maior prova disso. Espessuras menores requerem passos menores. Teoricamente, a cada 1 mm de espessura deve-se trocar a serra sob pena de ocorrer desgaste precoce, rebarbas, trepidações e, não raro, quebra de serras. Mais uma vez entra aqui o PCP: uma programação sequencial adequada evita troca-troca de serras (o que nem sempre ocorre, causando os efeitos indesejados já citados).
TROCA DE MATÉRIA PRIMA
Outro fator importante a considerar é que o comportamento do aço varia de acordo com sua composição e acabamento. É fácil entender que um aço mais resistente tenha um efeito mola maior que um aço menos resistente. Esta é a propriedade “retorno elástico” do aço. Alguns ajustes são necessários nos fin-pass e nos rolos de solda. Nos tubos com alteração de formato (retangulares, por exemplo), pode haver necessidade de corrigir os raios de canto e o empenamento.
O efeito do aço pode ser determinante para o tipo de serra que se vai utilizar. Afiações mais adequadas ao aço a ser cortado estão na literatura sobre usinagem. Na prática. Materiais mais resistentes (com LR > 500 Mpa) tais como os aços microligados e os de média resistência, as serras de dentes de Metal Duro são aplicáveis com sucesso.
Em outros casos, pode-se substituir a serra HSS normalmente utilizada por serra de fricção. Nesse caso, haverá geração de rebarbas e necessidade de acabamento de pontas posterior (desrebarbação ou biselamento) e o ganho ao evitar trocas de serras pode ser compensado.
SB123 Ajuste de maquinas 02Outro efeito indesejado a considerar nesse tópico é a variação da espessura na matéria prima.
Ocorre na laminação do aço que a espessura não é garantida em 100% da bobina. As usinas não garantem 10 m do início ou do final da bobina. É comum encontrar casos de laminados a quente com variação de mais de 2 mm nesses 10 m (estou falando de espessura de 3 mm que chega a 5 mm!).
Do mesmo modo, existe a variação de espessura na largura da fita ou rolo cortado.
É o chamado efeito “cunha” gerado na laminação nas usinas.
Ele ocorre em todas as bobinas mas de forma mais pronunciada nas espessuras maiores e nas laterais da bobina. Quando se corta a bobina numa tesoura rotativa (slitter) separa-se as seções com essa variação e espessura.
Na figura ao lado temos na mesma fita as espessuras e1 e e2 de um lado e no outro e2 e e3.
Um fator importante é manter um padrão nas ordens de produção (OP). As OPs devem possuir lotes de matéria prima de uma mesma corrida. Isso facilita o ajuste da máquina, tornando-o mantido para as demais fitas da ordem de produção. Ao se programar as fitas, planejar o corte das bobinas de uma mesma área da bobina. Explicando: fitas somente da borda ou somente do meio da bobina mantem o ajuste mais regular. Isso é essencialmente importante quando se está produzindo tubos de diâmetros grandes com espessuras pequenas (Tubos acima de 2 mm cuja relação Diâmetro/Espessura seja maior que 50 (D/t > 50 ))
Pouca gente sabe, mas o sentido de desenrolamento pode afetar os ajustes de máquina, especialmente em tubos de espessuras acima de 4,75 mm. Ocorre que, ao desbobinar, a tensão na superfície da fita fica ou tracionando-a para cima ou para baixo, se invertido o sentido de debobinamento. Não estou falando aqui da posição da rebarba de corte do slitter que deve sempre ser posicionada para o lado de cima na alimentação da formadora, mas isso fica para outro artigo...
Ainda no campo de corte de bobinas, o PCP deve estar atento a manter a regularidade das larguras de fita. Isso também evita ajustes de máquina desnecessários. Como ilustração deste argumento, imagine uma formadora de tubos que faça uma calibração (redução de diâmetros) em 0,64 mm que é muito comum em formadoras até 3” de diâmetro externo. Se uma fita for cortada com largura 1 mm menor, ela chegará ao rolo de solda com 0,32 mm a menos de material para receber a compressão de solda. O operador experiente irá efetuar os ajustes necessários para dar a compressão necessária, entretanto, o tubo ficará menor em 0,32 mm.
Do mesmo modo se a fita vier com largura maior, ou o tubo sairá maior e forçará a calibração ou o excesso será expulso na forma de remoção (interna / externa). De qualquer forma, será necessário compensar através de Ajuste de Máquina e provavelmente terá como consequências por fugir das especificações da máquina:
  • Falta de tração na máquina (escorregamento)
  • Sobrecarga nos acionamentos
  • Variação dimensional
  • Maior risco de empenamento
TROCA DE PARTE DO FERRAMENTAL
A boa programação tem que considerar as trocas de ferramental sequenciar de forma a aproveitar parte dos ferramentais conforme Plano e Montagem. Como já explicado em Influência da Programação (troca de espessura) em algumas máquinas é necessário trocar (ou girar 180°) o rolo superior do primeiro Break-Down.
Muitas vezes o operador dá um jeitinho e não faz essa troca do rolo de entrada (ou de espessura como alguns chamam). Defeitos e marcas passam a surgir, fazendo com que o Operador execute uma sequência de Ajustes de Máquina para tentar elimina-las. Não raro, alguns sacrificam a própria qualidade solda para eliminar a marca. Ora, a principal razão de existência de uma formadora de tubos soldados é a boa solda! Costumo dizer:
“primeiro faça uma boa solda depois elimine os defeitos superficiais”.
Muito comum é a parada devido a alguma manutenção em que haja a necessidade de se mexer no ajuste da máquina (exemplo: troca de cardãs, troca de rolamento, etc.) A parada de manutenção nesse caso é reportada, mas necessariamente é seguida de uma parada para Ajuste de Máquina.
Vem aqui um lembrete quanto ao uso dos recursos da máquina. Os bons fornecedores de máquina inserem nos seus projetos dos castelos e conjuntos laterais, os “relojinhos” que poucos utilizam. Um Plano de Montagem bem feito, além de gerenciar o ferramental e indicar os ferramentais utilizados em cada passagem da máquina, têm que trazer os indicadores de ajuste nos “relojinhos”. Dessa forma, após uma manutenção ou da troca de parte de ferramental o Ajuste de Máquina subsequente fica com o tempo bastante reduzido, inclusive reduzindo ou eliminando os citados defeitos e marcas no produto e permitindo que o material chegue na seção de solda adequadamente.
AJUSTE DE TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS
As campanhas de produção podem ser de uma mesma bitola, mas com tolerâncias distintas. Quando se trata de tubos com tolerâncias mais restritas (diâmetro, lado, posição do cordão de solda), deve-se fazer esse ajuste no tubo menos exigido (com maior tolerância). Isso é normalmente feito com a máquina rodando em baixa velocidade, mas nem sempre isso é possível. Um exemplo é o dos raios dos cantos. Para ajustá-los às exigências de clientes é necessário operar em manual e conferir os ajustes para não perder matéria prima desnecessariamente. Há casos em que se tem que parar a máquina e efetuar os ajustes, por exemplo para verificar o alinhamento ou as dimensões entre as passagens dos castelos para poder processar os ajustes necessários.
*Condemir Silva Filho é Consultor da CSF e engenheiro mecânico com grande experiência como gestor em centros de serviços e fábricas de tubos
 
NOTA DO EDITOR: A segunda parte deste artigo será apresentada na próxima edição da revista Siderurgia Brasil.