Um fabricante de componentes automotivos do meio-oeste dos EUA estava enfrentando pressão crescente de clientes OEM: tolerâncias de dureza mais rigorosas, volumes maiores e requisitos de auditoria mais rígidos. Sua antiga fornalha de tratamento térmico do tipo caixa não conseguia mais acompanhar — a qualidade do lote era inconsistente, os custos de energia eram altos e a linha não conseguia corresponder ao tempo de ciclo das células de produção automatizadas.

Para resolver isso, o cliente encomendou uma Fornalha de Tratamento Térmico do Tipo Tubo personalizada especial (Fornalha de Tratamento Térmico Personalizada, 580kW, 1100°C) projetada e construída por nossa equipe, dedicada a engrenagens, eixos e outras peças de aço críticas.

Contexto do cliente e pontos problemáticos

A planta processa principalmente engrenagens automotivas, eixos e componentes diferenciais. Antes da atualização, eles dependiam de uma antiga Fornalha de Tratamento Térmico do tipo caixa para cementação, normalização e revenimento. Com o tempo, vários pontos problemáticos se tornaram críticos:

• Dureza e microestrutura inconsistentes
  A uniformidade da temperatura era difícil de controlar, levando a variações notáveis de lote para lote. Algumas peças exigiam retrabalho, impactando diretamente a entrega e o custo.

• Alto consumo de energia por peça
  Isolamento ineficiente e layouts de queimadores/aquecimento não otimizados significavam que a fornalha consumia muita energia para manter a temperatura, elevando o custo unitário de energia.

• Gargalo em uma linha, caso contrário, automatizada
  O restante da linha de produção era amplamente automatizado (carregamento por robô, transferência por esteira, lavagem automática), mas a antiga fornalha ainda exigia carregamento/descarregamento manual e intervenção frequente do operador.

• Janela de processo limitada para materiais futuros
  O sistema existente lutava perto da extremidade superior de sua faixa de temperatura e oferecia pouca margem para novas ligas ou testes de alta temperatura exigidos por P&D.

Esses problemas fizeram com que a gerência procurasse uma solução de Fornalha de Tratamento Térmico do Tipo Tubo que pudesse estabilizar a qualidade, reduzindo os custos operacionais de longo prazo.

Requisitos-chave para a fornalha de tratamento térmico personalizada

Durante a avaliação e o projeto conjuntos, o cliente dos EUA definiu vários requisitos não negociáveis:

• Potência instalada: 580kW para suportar alta vazão, mantendo a temperatura estável durante o carregamento contínuo.

• Temperatura máxima de operação: 1100°C, para cobrir ciclos atuais de cementação/normalização e futuros testes de alta liga.

• Integração total com a automação existente – a fornalha deve aceitar peças de robôs e esteiras, com posicionamento repetível e entrega suave.

• Eficiência energética e conformidade de segurança alinhadas com os códigos elétricos e de segurança locais dos EUA, apoiando a futura certificação de terceiros.

• Rastreabilidade – a Fornalha de Tratamento Térmico teve que se comunicar com o MES da planta, registrando curvas de temperatura, tempos de espera e receitas para cada lote.

A solução de fornalha de tratamento térmico do tipo tubo personalizada de 580kW

Com base nesses requisitos, entregamos uma Fornalha de Tratamento Térmico do Tipo Tubo personalizada especial configurada da seguinte forma:

1. Design de tubo multi-zona e controle de temperatura

   • Uma câmara tubular multi-zona com zonas de aquecimento controladas independentemente para ajustar o perfil de temperatura ao longo do comprimento da fornalha.

   • Temperatura máxima de operação de 1100°C, dando espaço de processo para cementação, normalização e revenimento em alta temperatura.

   • Termopares de alta precisão combinados com controle PID para manter a estrita uniformidade da temperatura e reduzir a dispersão da dureza em todas as peças.

2. Otimização de energia e recursos de segurança

   • Isolamento atualizado e layout otimizado do elemento de aquecimento para minimizar a perda de calor, melhorando a utilização efetiva da potência instalada de 580kW.

   • Interfaces reservadas para atmosfera protetora e tratamento de exaustão para suportar o processamento mais limpo e o controle de emissões.

   • Múltiplos intertravamentos de segurança em portas, sobretemperatura e circuitos de energia para atender às normas de segurança dos EUA e facilitar a aprovação por inspetores locais.

3. Automação e conectividade MES

   • Interfaces padronizadas para robôs e esteiras transportadoras na entrada e na saída, permitindo o carregamento e descarregamento totalmente automáticos de bandejas/dispositivos.

   • PLC e IHM projetados para se comunicar com o MES da planta: a curva de temperatura, o tempo de espera e os dados da receita de cada lote são registrados automaticamente.

   • O gerenciamento de receitas dentro da Fornalha de Tratamento Térmico Personalizada permite a troca rápida entre diferentes tipos de componentes sem reprogramação manual.

Resultados: qualidade, energia e produção melhoraram

Após a comissionamento e a aceleração, o cliente dos EUA relatou melhorias mensuráveis:

• Qualidade do tratamento térmico mais estável
  Os valores de dureza e as profundidades da camada de cementação para engrenagens e eixos tornaram-se muito mais consistentes entre os lotes. O retrabalho devido ao tratamento térmico fora da tolerância caiu significativamente.

• Menor custo unitário de energia e mão de obra
  Apesar da capacidade instalada de 580kW, o isolamento e o controle otimizados reduziram o consumo de energia por peça acabada em comparação com a antiga fornalha do tipo caixa. Ao mesmo tempo, o manuseio manual foi amplamente removido, permitindo que os operadores supervisionassem em vez de intervir constantemente.

• Melhor equilíbrio da linha e tempo de entrega mais curto
  O fluxo contínuo através da Fornalha de Tratamento Térmico do Tipo Tubo agora corresponde ao tempo de ciclo da usinagem a montante e da lavagem e inspeção a jusante, reduzindo o WIP e melhorando a velocidade geral de entrega.

A planta posicionou desde então esta Fornalha de Tratamento Térmico Personalizada como um modelo para futuras atualizações de linha e está considerando configurações semelhantes para novas células de produção dedicadas a componentes de maior valor.