PROCESSOS DE FUNDIO 1. Princpio dos processos de fundio Moldagem de ligas metlicas no estado lquido. 2. Exemplos de produtos obtidos

lingotes; tarugos; bases de mquinas; carcaas de mquinas; blocos de motores; rodas e polias; esttuas

3. Caractersticas Gerais

processo primrio (parte da matria prima bruta): produz lingotes e tarugos processo secundrio: produz peas j acabadas ou semi-acabadas muito flexvel: formas variadas; tamanhos variando de quilogramas a toneladas; materiais ferrosos (aos, ferros-fundidos) e no-ferrosos (alumnio, cobre, zinco, magnsio, estanho, chumbo) normalmente necessrio posterior acabamento e obteno de detalhes por usinagem

4. Fenmenos na solidificao do metal

cristalizao

Nucleao e crescimento de gros cristalinos

crescimento orientado pode fragilizar as diagonais (soluo: arredondar cantos)

Efeito do crescimento ordenado de gros cristalinos

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contrao de volume (lquida/solidificao/slida), que pode ocasionar:

rechupe ou vazio de chupagem

trincas a quente

tenses residuais

concentrao de impurezas (fsforo, enxofre, mangans, silcio e carbono). No crtico porque acmulo ocorre em regies centrais (geralmente de baixas tenses)

desprendimento de gases CO e CO2: forma bolhas na pea (controlar composio qumica mais rigorosamente, se necessrio)

Perguntas: 1. Os processos de fundio se classificam como processos primrios ou secundrios de fabricao?

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2. O que o rechupe?

3. Em qual regio das peas fundidas h maior probabilidade de acmulo de impurezas? Essas regies so crticas?

5. Etapas do processo de fundio

desenho da pea projeto do modelo confeco do modelo (modelagem) confeco do molde (moldagem) confeco de machos (permitem a obteno de furos) fuso do metal vazamento no molde limpeza e rebarbao controle de qualidade

6. Projeto do Modelo

materiais: madeira, alumnio, ao (moldagem em casca), cera (moldagem por cera perdida), isopor (moldagem plena); evitar cantos vivos

utilizar massalote (cabea-quente) ou alimentador e geometrias convenientes

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considerar contrao do metal evitar fissuras de contrao; prever diminuio do tamanho da pea em relao ao modelo deixar sobre-metal para posterior usinagem considerar espessura mnima das paredes da pea a ser obtida (dependente da fluidez do metal fundido): aproximadamente 3mm em fundio em areia/molde metlico aproximadamente 1mm em fundio sob presso prever conicidade/ ngulo de sada de 3 graus

eliminar rebaixos

verificar diviso do modelo

prever colocao de canais de vazamento estudar localizao dos machos

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Perguntas: 4. Por que as peas obtidas por processos de fundio no podem ter cantos vivos?

5. Como o rechupe pode ser evitado ou controlado?

6. Por quais motivos deve-se fazer o modelo ou o molde de dimenses maiores que as dimenses da pea final quando so utilizados processos de fundio?

7. O que acontece se as paredes do molde forem muito estreitas (menores que 1 mm, por exemplo) ?

8. O deve ser feito em relao geometria do modelo para facilitar sua retirada de dentro do molde?

9. Para que servem os machos em processos de fundio?

7. Molde O tipos de moldes distinguem os processos de fundio: molde temporrio: molde de areia de fundio (areia verde, areia-seca, areia-cimento); moldagem em casca; fundio por cera perdida; molde permanente: molde metlico; fundio por centrifugao; fundio sob presso; fundio contnua; moldes mistos: partes permanentes, partes temporrias

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7.1 Moldes temporrios 7.1.1 Moldagem em areia de fundio Molde composto por caixa de moldagem (metlica) dividida em duas partes (superior e inferior), preenchida com areia de fundio. Areia de fundio: areia com aglomerantes (argila, breu, outros) e gua. Forma do molde obtida em funo da forma do modelo.

Deve-se aplicar desmoldante ao modelo (talco, grafite) para facilitar sua retirada de dentro do molde. Para retirada da pea necessrio quebrar o molde. Aproximadamente 98% areia pode ser reaproveitada. 2009A Fundio 6

A moldagem em areia pode ser manual, semi-automtica ou automtica. Pode-se, por exemplo, encher a caixa de moldagem e compactar a areia automaticamente.

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Requisitos dos moldes em areia: resistncia mecnica: necessita suportar a presso do metal lquido resistncia ao calor: necessita suportar a altas temperaturas (material deve ser refratrio) resistncia eroso: escoamento do metal tende a erodir o molde permeabilidade: permite dissipao de gases, que podem prejudicar acabamento complacncia a pequenas deformaes: permite ligeira contrao da pea Tipo de areia limita acabamento superficial das peas: areia verde: mais mida, pior acabamento (mais barata) areia-seca, areia-cimento: melhor acabamento Em uma variao da moldagem em areia, denominada moldagem plena, utilizam-se modelos de espuma de poliestireno (isopor). No necessrio retirar o modelo antes do vazamento do metal ( vaporizado ou queimado pelo metal fundido). Vantagens: no so necessrios ngulos de sada ou cantos arredondados. Desvantagem: gerao de gases pode piorar acabamento superficial. 7.1.2 Moldagem em casca (shell molding) Molde composto por mistura de areia (mais fina) e resina. Possui formato de uma casca, obtido sobre modelo metlico.

Depois de obtida a forma geomtrica, conforme o modelo, deve ser feita a cura do molde para garantir boa resistncia mecnica.

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Possui melhor acabamento que a moldagem em areia. Exige maiores investimentos. mais indicado para peas pequenas e complexas. 7.1.3 Fundio de cera perdida Utilizam-se dois moldes: um para obteno de modelos em cera e outro para obteno das peas no material desejado. O primeiro molde feito em alumnio ou outro metal que possa ser facilmente trabalhado. J o segundo molde composto por pasta refratria (areia fina e resina).

Vantagens: possibilidade de produo em massa de peas complexas permite cantos vivos utilizao de qualquer metal ou liga peas praticamente acabadas Desvantagens: altos custos limitao a peas pequenas (5 Kg) Perguntas 10. O molde em areia verde reaproveitvel? Quantas peas so obtidas a partir de um mesmo molde? Quantos moldes podem ser obtidos a partir de um mesmo modelo?

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11. Cite pelo menos duas propriedades requisitadas aos moldes em areia.

12. Quais so as vantagens e desvantagens da moldagem plena (modelo em isopor)?

13. Quais so as vantagens e desvantagens de processos de fundio em casca?

14. Quais so as funes de cada um dos dois moldes utilizados na fundio por cera perdida?

7.2 Moldes permanentes Fabricados em materiais metlicos. Permitem a obteno de centenas de milhares de peas com um nico molde. Vantagens: melhor acabamento superficial, tolerncias dimensionais e resistncia mecnica. Desvantagens: maiores custos (vivel para produo seriada), metais para pea devem ter ponto de fuso menor que metal dos moldes, possvel diminuio da tenacidade do material da pea. 7.2.1 Moldes metlicos

lingoteiras

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7.2.2 Fundio sob presso Metal lquido bombeado para o interior de uma matriz (molde).

Matrizes so refrigeradas a gua para aumento da vida til do molde e resfriamento mais rpido da pea em fabricao. Vantagens: permite espessuras de paredes da pea mais finas e mais complexas alta capacidade de produo peas praticamente acabadas Desvantagens: altos custos apenas peas de pequenas dimenses (normalmente at 5Kg, mximo 25Kg) apenas para ligas de baixo ponto de fuso (zinco, alumnio, cobre, bronze, etc) 7.2.3 Fundio por centrifugao

molde possui movimento de rotao mais eficiente que ao exclusiva da gravidade, porm mais caro permite obteno de tubos sem costura

Fundio por centrifugao

Fundio por centrifugao, tubos sem costura

Molde pode ser revestido com material cermico para possibilitar o processamento de materiais metlicos de alto ponto de fuso. 2009A Fundio 11

7.2.4 Fundio contnua Vazamento do metal lquido em matriz prismtica vazada. Pode-se produzir placas de ao com aproximadamente 2m de largura e 0,2m de espessura.

Perguntas: 15. O que uma lingoteira? Quais so as geometrias comuns de ligoteiras? Como chama o produto obtido com o uso de uma lingoteira?

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16. Quais as influncias do uso de molde em materiais metlicos nas peas obtidas por fundio?

17. Qual dos dois processos deve ser mais vantajoso para se fabricar um tipo de pea em alumnio com massa de 2,5 Kg numa produtividade de 10000 peas por ms: fundio em areia ou fundio sob presso?

18. Por que possvel obter peas de paredes mais finas com o processo de fundio sob presso quando comparadas com as obtidas por fundio em areia?

19. Qual o efeito da rotao do molde em processos de fundio por centrifugao?

7.3 Moldes mistos Possuem partes em areia e partes em material metlico, possibilitando variao das propriedades mecnicas e geomtricas (tolerncias e acabamento superficial) ao longo da mesma pea.

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8. Possveis defeitos em peas fundidas

incluso de areia do molde nas paredes da pea (prejudicam acabamento superficial e podem danificar ferramentas de usinagem em processo posterior) incluso de partculas duras devido a defeitos de composio da liga metlica (mesmos problemas que da incluso de areia) porosidade superficial ou interna s peas devido no dissipao de gases rechupe (ausncia de material por preenchimento incompleto do molde)

Perguntas 20. Quais so as vantagens de utilizao de moldes mistos (parte em material temporrio, parte em material permanente)?

21. Cite pelo menos dois possveis defeitos encontrados em peas fundidas.

22. Apesar de oferecer pior acabamento superficial o mtodo de fundio em areia verde o mais utilizado. Por que?

23. Faa uma comparao geral entre todos os processos de fundio apresentados.

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9. Tabela de comparao dos processos de fundio

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS - Chiaverini, V. - Tecnologia Mecnica, Volume II, 2a ed., Makron Books, 1986 - Kalpakjian, S., Manufacturing Engineering & Tecnology, 4th ed, Addison Wesley, 2000 - Groover, M. P., Fundamentals of Moder Manufacturing, Prentice Hall, 1996 2009A Fundio 15