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calculos massalote Bassani
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UNIJU Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul
UERGS Universidade Estadual do Rio Grande do Sul
DETEC Departamento de Tecnologia
DISCIPLINA Fundio
PROJETO E MEMORIAL DE CLCULOS PARA FUNDIO EM
ALUMNIO DE UM MARTELO DE COZINHA
Acadmicos:
Jos Carlos S. Cavalheiro
Marcelo Bataglin
Professor:
Genaro Marcial Mamani Gilapa
Panambi, Maro de 2008.
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SUMRIO
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LISTA DE FIGURAS
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LISTA DE TABELAS
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1 OBJETIVO
O objetivo deste trabalho consiste na fundio de um martelo de bater carne em liga de
alumnio em moldes de areia a partir de um modelo j existente de martelo em madeira.
Em funo de j se ter o modelo pronto do martelo partiu-se diretamente para a
preparao da areia e moldagem da caixa para a fundio a pea.
Os processos de moldagem e fundio da pea foram executados no Laboratrio de
Soldagem da Uniju. Para o aquecimento do alumnio foi utilizado um forno de tmpera, em
funo de no haver outro equipamento mais adequado.
O processo de fundio foi realizado pelos componentes do grupo de pesquisa e
contou com o auxlio do professor da disciplina e colaboradores.
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2 INTRODUO
A indstria de fundio de alumnio brasileira ocupa destacada posio no mercado
nacional. Devido s vantagens que este tipo de matria-prima apresenta em relao a outros
materiais, o uso do alumnio por parte das indstrias transformadoras vem merecendo
destaque.
O processo de fundio pode ser entendido como a transformao do metal slido em
lquido, tornando possvel assim seu escoamento em moldes com formatos previamente
estabelecidos, dando o respectivo formato ao alumnio quando o mesmo se solidifica.
O objeto de estudo deste trabalho um simples martelo de bater carne, mas atravs
dele podemos realizar um vasto estudo sobre o processo de fundio do alumnio. Optou-se
por usar um martelo j pronto e com suas dimenses finais, a fim de fazer uma anlise inversa
do processo, estabelecendo quais parmetros so importantes para uma perfeita fundio.
Apresenta-se a seguir o memorial de clculos e metodologia usados para a realizao
da fundio, bem como a anlise dos resultados obtidos no desenvolvimento da parte prtica
de fabricao do molde e da prpria fundio e vazamento do material, at a retirada da pea
j semipronta do modelo.
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3 PROPOSTA DA PEA ESCOLHIDA
Prope-se para o estudo da disciplina de fundio projetar e fundir um utenslio
domstico muito utilizado na cozinha. O Martelo de cozinha serve para bater alimentos como
bifes, tornando-os mais macios. Os martelos tm, por vezes, uma dupla face, ou seja, de um
lado servem para bater, e do outro se assemelham a um machado, que serve para cortar peas
de carne com osso, por exemplo.
3.1 - Definio do Objeto: Martelo
Martelo (do latim medievo martellu, derivado das formas clssicas marculus ou
martulus) um instrumento usado para golpear objetos e possuindo, conforme o uso ao qual
se destina, inmeros tamanhos, formatos e materiais de composio, tendo todos a
caracterstica comum do formato, que consiste de um cabo ao qual se fixa a cabea, atravs do
alvado ou olho. Tem seu uso to variado que vai do Direito medicina; da carpintaria
indstria pesada; da escultura borracharia, do esporte s manifestaes culturais.
3.2 - Histria do Martelo
O martelo uma das ferramentas mais primitivas j confeccionadas pelo homem.
Achados arqueolgicos exibem formas primitivas, em diversos tipos de pedra, originalmente
usadas diretamente, muitas delas trazem j indcios de que era usado algum tipo de cabo.
3.3 - Terminologia
Alfea (alfece, alfeo, alfera ou alferce) - a pea de ferro ou ao utilizada para abrir
o alvado;
Alvado ou olho - orifcio onde o cabo fixado.
Cabo - local onde a ferramenta segura. Sua finalidade eliminar as vibraes do
impacto, com a distncia e desvio de direo.
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Cabea - pode ser tanto o conjunto superior da ferramenta, como a parte rombuda
desta;
Malear - (adjetivo) relativo a martelo; (verbo) usar o martelo, distender o metal com
marteladas.
Orelha - Lado oposto da cabea, que nalguns modelos fendida, a fim de permitir
sejam arrancados ou acertados os pregos ou cravos.
Unha - parte curva, terminada em gume, da orelha.
O uso do martelo chama-se martelao, martelagem ou martelamento; a ao diz-se
martelar, martelejar ou malear; j aquele que usa tal instrumento o martelador ou marteleiro.
3.4 - Fsica do Martelo
Um martelo basicamente um amplificador de fora que serve para converter o
trabalho mecnico em energia cintica e presso.
No movimento que precede cada pancada, uma certa quantidade de energia cintica
armazenada na cabea do martelo, igual ao comprimento do movimento (D) com a fora de
impulso (f) produzida pelos msculos do brao, junto fora da gravidade.
Quando o martelo golpeia, sua cabea freada pela fora oposta, que vem do objeto;
esta igual e oposta fora que a cabea do instrumento exerce sobre o alvo. Se o objeto for
rgido e macio, ou se estiver posicionado sobre algum tipo de bigorna, sua cabea ir
percorrer apenas uma distncia muito curta (d), antes de parar. Visto que a fora de frenagem
(F) ocorre num tempo e distncia muito menor que aquela oriunda de f - F ser bem maior em
razo da diferena D/d. Desse modo, no necessrio usar-se muita energia para que se
produza uma grande fora de impacto, capaz de dobrar o ferro, ou quebrar a pedra mais dura.
3.5 - Efeito da Cabea
A quantidade de energia liberada pelo golpe do martelo equivalente metade da sua
massa vezes a velocidade ao quadrado, na hora do impacto. Enquanto a energia liberada no
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alvo multiplica-se linearmente pela massa, aumenta geometricamente com a velocidade (veja
o efeito do cabo, mais abaixo).
Como os martelos devem ser usados em muitas circunstncias, ocorre vezes em que a
pessoa no possui espao suficiente para empreender grande movimento ou fora, essa troca
de energia varia de acordo com a viabilidade. Obviamente, quando o martelador possui
bastante espao, e o martelo possui uma cabea grande e longo cabo (como numa marreta),
ser aplicado o mximo de energia sobre o alvo. Como no se pode usar um equipamento de
grandes dimenses, para alvos pequenos, o desenho do instrumento adaptado para as muitas
variaes de uso e efeitos desejados. Materiais novos e inovaes de formato foram
introduzidas para a concepo dos martelos, com maior efeito amortecedor nos cabos e
cabeas com ngulos diferentes, visando com isso facilitar o uso em relao aos modelos
primitivos.
3.6 - Efeito do Cabo
O cabo do martelo ajuda de muitas formas. Mantm as mos do usurio longe do
ponto de impacto. Possui uma rea grande, onde a mo pode segurar com segurana. Sua
funo mais importante, porm, permitir seja imprimida uma maior velocidade a cada golpe.
O empecilho maior ao comprimento do cabo a falta de espao que eventualmente ocorra,
para se balanar o martelo. Por essa razo que as marretas, usadas em espaos abertos, pode
ter um cabo mais longo do que o martelo de carpintaria. Outro empecilho existe, porm no
to evidente: quanto mais longo for o cabo menos precisa fica a mira para se acertar o alvo.
Cabos maiores tambm cansam mais rapidamente, no uso sucessivo.
A maioria dos desenhos de cabos procura equilibrar preciso do golpe com
aproveitamento mximo de energia. Em cabos muito longos: o martelo fica menos eficiente,
pois a fora nem sempre concentra-se no ponto correto do alvo. Cabos muito curtos: a
ineficincia decorre de no ser possvel aplicar-se maior fora, exigindo mais golpes para se
completar a tarefa.
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3.7 - Principais tipos de Martelo
Camartelo - o martelo usado em canteiros de obras ou por pedreiros para desbastar
pedras e tijolos, cujo formato de cabea compe-se de um lado agudo ou em gume
com o outro rombudo (redondo ou quadrado).
Escoda - martelo dentado usado em cantaria.
Estampa - martelo prprio de ferreiro.
Mao - Martelo de madeira usado por carpinteiros, escultores, calceteiros. A madeira
absorve parte do impacto, permitindo uma maior preciso nos ferimentos.
Malho - Martelo grande, sem unha nem orelha, em geral cilndrico, de ferro ou
madeira.
Marra ou Marro - grande martelo de ferro, usado para quebrar pedras.
Marreta - grande e pesado martelo;
Martelo de carpinteiro;
Martelo de cozinha - instrumento usado para amaciar carne.
Martelo de geologia - instrumento usado para a colheita de minerais.
Martinete - Martelo grande e pesado, movido por gua ou vapor, e utilizado para
distender barras de ferro e malhar a frio o ferro ou o ao.
Mascoto - martelo grande, usado no fabrico de moedas.
Picadeira - pequeno martelo, que tem o gume em ambos os lados da cabea.
Solinhadeira - martelo usado em minerao;
Figura 01 Principais tipos de martelos.
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3.8 - Ferramentas Anlogas ou Derivadas
Machado - seu nome significa "pequeno martelo"; alguns formatos desse instrumento
contm, at, uma lmina de corte num dos lados, e ponta rombuda de martelo, na
outra, sugerindo um formato hbrido;
Picareta - usada para furar ou cortar pedras ou solo compactado;
Bate-estaca - na construo, a ferramenta usada para cravar estacas ou pilastras no
solo; neste caso o martelo bate sobre a cfia, anteparo usado para a proteo da estaca.
Maa - arma baseada na capacidade letal do martelo, e com o mesmo uso deste em sua
forma blica, na Idade Mdia.
Martelo (arma) - era uma das armas da cavalaria medieval.
3.9 - Usos Diversos
Comunicao primitiva - Pesado martelo de madeira usado pelos ndios miranhas,
para percurtir o cambariu - primitivo instrumento de percusso, usado para a
comunicao distncia.
Na msica o martelo pode ser usado como prolongamento da mo, fazendo percutir os
instrumentos, como a timbila, em Moambique, ou os tmpanos, nas campainhas.
Escultura - o martelo usado tanto diretamente sobre o material (como os metais),
como para permitir os cortes do cinzel.
Encadernao - O martelo prprio era usado em diversas atividades, tais como para
dar a conformao encurvada nas capas dos livros.
Esporte olmpico - a prova de lanamento de martelo uma das provas olmpicas,
recentemente tambm adotado na modalidade feminina.
Os sinos podem ser percutidos internamente por badalos, mas usual a percusso
externa, feita com o martelo.
Na Medicina o martelo usado para testes de reflexos.
No Direito e nos leiles o martelo, todo em madeira, representa o sinal de alerta,
respeito, ordem para silncio ou, neste ltimo, fechamento do negcio, quando
percutido sobre uma base ou a prpria mesa.
Em borracharias, bem como para a verificao da presso dos pneumticos dos
caminhes, um modelo de martelo emborrachado utilizado.
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3.10 - Cultura e Mitologia
O martelo presente em todas as culturas, assumindo por vezes, nos povos mais
antigos e dedicados metalurgia, importante smbolo do domnio sobre o metal. O deus
nrdico Thor era caracterizado pelos raios e seu martelo, chamado Mjolnir ; figura parecida
tinham os celtas, no deus Sucellus.
Em os tempos modernos, o martelo tornou-se o smbolo do operariado urbano (em
contraponto foice, que representa o campons), sendo usado como sinalagma do
Comunismo e, em face disso, adotado em bandeiras de vrios pases, como a da extinta Unio
Sovitica.
3.11 - Peas ou Componentes
Em diversos instrumentos de corda o martelo o nome de peas que tocam-nas,
substituindo os dedos na percusso destas; isso ocorre no piano (onde o escapo o faz
retornar ao local de repouso, aps o toque), no cravo (quando recebe o nome de
martinete), etc. Tambm na celesta existem pequenos martelos a percurtir as lminas.
Na tipografia, o martelo justificador (tambm chamado de bloco ou talo de
justificao) o nome usado para a pea usado para manter forados para cima os
tipos, forando sua justificao.
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4 MATERIAL DA PEA: ALUMNIO
4.1 - Breve Histria
A histria do alumnio est entre as mais recentes no mbito das descobertas minerais.
Uma das razes o fato de no se encontrar alumnio em estado nativo, e sim a partir de
processos qumicos.
A bauxita, minrio que deu origem obteno de alumnio, foi identificada pela
primeira vez em 1821, na localidade de Les Baux, ao Sul da Frana, por Berthier. Naquela
poca, o alumnio ainda no era conhecido, pois s foi isolado em 1825 pelo qumico Oersted.
A primeira obteno industrial do alumnio por via qumica foi realizada por Sainte-Claire
Deville, em 06/02/1854.
O processo qumico inicial utilizado por Deville - usando cloreto duplo de alumnio e
sdio fundido, reduzindo-o com sdio - foi substitudo com sucesso pelo processo eletroltico
por meio de corrente eltrica, descoberto por Paul Louis Toussaint Heroult (Normandia-
Frana) e Charles Martin Hall (Ohio-Estados Unidos). Heroult e Hall, sem se conhecerem,
inventaram ao mesmo tempo o procedimento de que marcou o incio da produo do
alumnio.
Antes do advento da indstria do alumnio, a bauxita usada no sculo passado era
originria do Sul da Frana, do Norte da Irlanda e dos Estados Unidos, chegando a atingir 70
mil toneladas em 1900, dos quais apenas 40% eram destinados produo do metal no-
ferroso alumnio.
As primeiras referncias sobre a bauxita no Brasil esto nos Anais de 1928, da Escola
de Minas de Ouro Preto. J a primeira utilizao desse minrio para a produo de alumina e
alumnio no Pas, em escala industrial, foi feita pela Elquisa, - hoje Alcan - em 1944, durante
a 2 Grande Guerra Mundial, que mais tarde participaria da consolidao da indstria no
Brasil.
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4.2 - O Incio da Produo de Alumnio
O primeiro milho de toneladas de produo anual de bauxita foi atingido em 1917,
quase no fim da Primeira Guerra, quando a minerao havia se expandido para a ustria,
Hungria, Alemanha e Guiana Britnica, na Amrica do Sul.
Na poca da Segunda Guerra, por volta de 1943, os maiores produtores de bauxita
eram os Estados Unidos, a Guiana Britnica, Hungria, Iugoslvia, Itlia, Grcia, Rssia,
Suriname, Guiana, Indonsia e Malsia.
Em 1952, a Jamaica iniciou intensa minerao de bauxita, ultrapassando o Suriname,
por anos o maior produtor. Na dcada de 60, Austrlia e Guin juntaram-se a esse time.
4.3 - A Consolidao da Indstria no Brasil
No Brasil, duas iniciativas concorreram para implantar a produo de alumnio: a da
Elquisa - Eletro Qumica Brasileira S/A, de Ouro Preto (MG) e a da CBA - Companhia
Brasileira Alumnio, de Mairinque (SP).
A Elquisa teve dificuldades de comercializao devido ao excesso de produo
mundial de alumnio e somente em 1938, com o apoio do governo Vargas, comeou em
definitivo a produo do metal em Ouro Preto. A Elquisa foi adquiridapela Aluminium
Limited do Canad - Alcan, em Junho/1950.
A Alcan Alumnio do Brasil Ltda tornou-se assim a primeira empresa multinacional a
participar do mercado brasileiro, produzindo no s o alumnio primrio, como produtos
transformados de alumnio.
A Companhia Brasileira de Alumnio - CBA, fundada em 1941, contava com as
reservas de bauxita de Poos de Caldas, mas sua unidade industrial para a produo de
alumnio primrio acabou sendo localizada na rea de Rodovelho, prxima de Sorocaba, onde
a disponibilidade de energia eltrica e o combustvel (lenha) eram mais abundantes. A
empresa paulista foi uma das pioneiras que permaneceu at hoje.
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4.4 - Outras Empresas que Participaram do Crescimento do Setor
A Alcoa - Aluminium Company of America, empresa lder americana e mundial do
setor, estabeleceu representao no Brasil em 1915 e iniciou operaes comerciais somente
em 1940. A Alcoa voltou a se interessar pelo mercado brasileiro no incio da dcada de
60,quando adquiriu a Companhia Geral de Minas, detentora de jazidas de bauxita em Poos
de Caldas (MG).
A instalao da primeira "reduo" da Alcoa, em Minas Gerais, destinava-se a
produzir alumnio para o mercado interno, no perodo entre 1967 e 1970, o que coincidiu com
a descoberta das grandes reservas comerciais de bauxita da Amaznia, feita pela Alcan em
1967.
A quarta empresa produtora de alumnio primrio no Brasil foi a Valesul Alumnio
S.A, que passou a operar em janeiro de 1982, por iniciativa da CVRD - Cia Vale do Rio
Doce, empresa estatal de minerao de ferro e da Billiton Metais S.A., ento subsidiria do
Grupo Shell. A presena da Valesul permitiu substituir as importaes brasileiras de alumnio
que experimentavam crescimento acentuado quela poca.
Em 81, a Billiton Metais S.A., se engajou no projeto da Alcoa (j com o nome de
Alcoa Alumnio S.A.), destinado produo de alumina e exportao de alumnio primrio
em grande escala, transformando-o no Consrcio de Alumnio do Maranho - Alumar, que
iniciou suas operaes em 1984.
Enquanto isso a Aluvale - Vale do Rio Doce Alumnio dava andamento aos estudos de
viabilidade do projeto Albras (consrcio entre NAAC - Nippon Amazon Aluminium Co Ltd.
e CVRD - Companhia Vale do Rio Doce), no qual estava previsto inclusive a construo de
Tucuru. O incio de operao da Albras deu-se em 1985.
Essas so as empresas que hoje compem o cenrio brasileiro da indstria do
alumnio, quer seja na extrao da bauxita, no seu beneficiamento e produo de alumina e
alumnio primrio. Para maiores detalhes sobre a evoluo histrica do setor, consulte a
biblioteca da ABAL.
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4.5 - Aplicaes do Alumnio
Transformado em diversos produtos semimanufaturados, o alumnio encontra
aplicaes variadas na indstria. Cada segmento utiliza o metal na forma mais adequada s
suas finalidades, de acordo com os diferenciais e propriedades de cada produto.
Perfis extrudados: Transformam-se em esquadrias (portas e janelas), forros, divisrias,
acessrios para banheiros, estruturas pr-fabricadas, e elementos decorativos de acabamento.
Cerca de 60% dos extrudados de alumnio so destinados fabricao de produtos para
construo civil.
Chapas e laminados: Transformam-se em latas de alumnio, pisos e carrocerias para
nibus e caminhes, telhas, fachadas etc (Laminao Pura), em utenslios domsticos
(Laminao Artefatos) e em tubos e bisnagas para pasta de dente, aerosis etc (Laminao
Impactados).
Folhas: Produzidas em variadas espessuras, so utilizadas nos mais diversos tipos de
embalagens rgidas, flexveis, descartveis etc.
Fios e Cabos: Condutores So utilizados em linhas de transmisso de energia, cabos
isolados ou nus, para uso em redes de alta tenso, linhas de transmisso secundria, e
aplicaes residenciais ou comerciais.
Fundidos e Forjados: Encontram variadas aplicaes na indstria de transportes. 60%
do consumo de alumnio nessa indstria corresponde a componentes fundidos, tais como
caixas de cmbio, carcaa de motores e rodas para automveis, entre outros.
Pastas e p: Encontram aplicaes variadas que vo de usos destrutivos como
desoxidantes na indstria siderrgica e explosivos para minerao, ao tratamento da gua das
piscinas (sulfato de alumnio), medicamentos anticidos (hidrxidos e cloridrxidos de
alumnio) tintas, produtos qumicos e farmacuticos.
Aluminas especiais: Transformam-se em refratrios, revestimentos cermicos,
abrasivos, vidros, porcelanas, massas de polimento, isoladores eltricos, pastilhas de freio,
tintas e corantes, entre outros produtos.
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4.6 - Atributos do Alumnio
Os Atributos do Alumnio: Material leve, durvel e bonito, o alumnio um dos metais
mais versteis em termos de aplicao, o que garante sua presena em uma grande diversidade
de indstrias e segmentos.
Produtos que utilizam o alumnio ganham tambm competitividade, em funo dos
inmeros atributos que este metal incorpora, como voc pode conferir a seguir:
Tabela 01 Atributos do Alumnio.
Atributos Exemplos do que isto proporciona
Leveza
Nos transportes representa menor consumo de combustvel e
menor desgaste, mais eficincia e capacidade de carga.
Nas embalagens d praticidade e portabilidade, por seu peso
reduzido em relao a outros materiais.
Condutibilidade
Associada leveza, a condutividade eltrica um atributo
fundamental para a aplicao do alumnio na transmisso de
energia em fios e cabos.
Nas embalagens, nenhum outro material to bom condutor
trmico quanto o alumnio.
Impermeabilidade
e opacidade
Especialmente importante no uso de embalagens pois com estas
caractersticas o alumnio evita a deteriorao dos produtos, no
permitindo a passagem de umidade, oxignio e luz.
Alta relao
resistncia/peso
Nos transportes, confere desempenho excepcional a qualquer
parte de equipamento de transporte que consuma energia para se
movimentar.
Aos utenslios confere durabilidade e manuseio seguro, com
facilidade de conservao.
Beleza
Aparncia agradvel e moderna em qualquer aplicao, por ser
um material nobre, limpo, que no se deteriora com o passar do
tempo, mantendo sempre o aspecto original e permitindo
solues criativas de design.
Resistncia Facilita a conservao e a manuteno das obras, em produtos
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corroso como portas, janelas, forros, telhas e revestimentos usados na
construo civil, bem como em equipamentos, partes e
estruturas de veculos de qualquer porte.
Nas embalagens fator decisivo quanto higienizao e
barreira contaminao.
Moldabilidade
e soldabilidade
Facilidade de conformao, devido alta maleabilidade e
ductilidade, possibilitando formas adequadas aos mais variados
projetos.
Resistncia e
dureza
A robustez do alumnio se traduz em qualidades estruturais,
com excelente comportamento mecnico, aprovado em
aplicaes como avies e trens.
Possibilidade de
muitos
acabamentos
Anodizao e pintura, assumindo a aparncia adequada para
aplicaes em construo civil, pro exemplo, com acabamentos
que reforam ainda mais a resistncia natural do material
corroso.
Reciclabilidade
Depois de muitos anos de vida til, segura e eficiente, o
alumnio pode ser reciclado, com recuperao de parte
significativa do investimento e poupana de energia, como j
acontece largamente no caso da lata de alumnio. Alm disso, o
meio ambiente beneficiado pela reduo de resduos e
economia de matrias primas propiciadas pela reciclagem.
4.7 - Principais Mercados
Desde que foi obtido em escala industrial, o alumnio vem ocupando novos mercados.
Confira quais so atualmente os principais setores que consomem alumnio, quais os produtos
derivados, as tendncias e aplicaes mais promissoras.
Bens de consumo
Transporte
Construo Civil
Embalagens
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Indstria Eltrica
Outros setores
Bens de Consumo: Uma das primeiras aplicaes industriais desse metal ocorreu nos
artefatos domsticos - as panelas de alumnio - que, apesar da concorrncia de outros
materiais, mantm-se na liderana mercado, por terem conquistado a confiana dos
consumidores e acompanhado as exigncias da vida moderna.
No mercado de bens de consumo, cadeiras e mesas de praia e jardim, bicicletas,
escadas, objetos de decorao e muitos outros elementos ligados ao cotidiano, utilizam o
alumnio. Mas os utenslios domsticos continuam a representar 55% do volume de vendas
deste setor, que atende a diversos segmentos: hotis e restaurantes (linhas para uso
comercial), linhas populares e linhas mais sofisticadas.
Transportes: Outro segmento em que a aplicao do alumnio tem evoludo
rapidamente em todo o mundo o de equipamentos para transportes, devido aos benefcios
que oferece aos fabricantes na concepo de seus projetos e na fabricao de seus produtos,
traduzidas em vantagens para os consumidores. Destacam-se neste mercado os furges, as
carrocerias abertas, os tanques rodovirios, os vages ferrovirios e as carrocerias de nibus.
A utilizao do alumnio em transportes vem se acelerando no Brasil devido ao melhor
controle de peso nas rodovias, a partir da privatizao, e das preocupaes que comeam a
existir na sociedade a respeito da emisso de poluentes pelos veculos.
A tendncia de uso do alumnio cada vez mais forte no setor automotivo mundial:
dos atuais 110 quilos por automvel nos Estados Unidos, prev-se que, em 2005, os carros de
passeio mdios possam absorver 180 quilos de alumnio, com a substituio de peas e
componentes feitos hoje com materiais mais pesados.
Construo Civil: No mercado da construo civil, o alumnio est presente em
revestimentos internos e externos, caixilharia, telhas, divisrias, forros e em muitos detalhes
de concepes arquitetnicas modernas.
A caixilharia um dos segmentos mais tradicionais o alumnio, sendo encontrado hoje
com variada disponibilidade de cores e acabamentos. As mesmas qualidades que consagraram
o alumnio nas esquadrias esto influenciando tambm a deciso dos profissionais da
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construo civil na definio dos revestimentos para fachadas e interiores de prdios
industriais, residenciais, comerciais, shoppings centers e aeroportos.
Outra aplicao consagrada na construo civil so as telhas de alumnio, empregadas
em coberturas e revestimentos de prdios no-residenciais, por sua leveza (seu peso especfico
equivale a 1/3 do ao), resistncia e durabilidade. Tambm h um significativo consumo de
alumnio em estruturas para grandes vos ou montagem temporria de obras e instalaes. Em
todos os segmentos, o alumnio possui um diferencial, como material acessvel, capaz de
atender todas as necessidades da construo civil.
Embalagens: Embalagens de alumnio, fabricadas a partir de folhas e laminados, so
empregadas para os mais variados tipos de consumo, com o objetivo de atender os mercados
de produtos farmacuticos, de higiene e limpeza, produtos alimentcios e bebidas.
Os recursos de impresso e acabamento tornam as embalagens de alumnio uma
soluo largamente adotada em muitos segmentos industriais. Por meio de combinaes com
outros materiais, como filmes, resinas e adesivos, o alumnio transformado em envoltrios
para chocolates; estruturas laminadas para leite longa vida, sopas, sucos e condimentos; em
tampas para iogurtes; embalagens para caf a vcuo; tampas para latas de leite e
achocolatados em p; tubos laminados para produtos de higiene pessoal; e em blisters, strips e
sachs para medicamentos, dentre muitas opes existentes. Alm disso, o uso do alumnio
consagrado tambm em formas descartveis para os segmentos industrial, institucional e
domstico, e em rolos para diversos fins.
Outro grande sucesso de mercado a lata de alumnio para bebidas, que rene
simplicidade e praticidade, entre inmeras vantagens: da reciclabilidade economia de
energia e de espao no transporte e armazenagem, at a reduo de perdas, em relao a
outros materiais. A lata de alumnio chegou ao Brasil em 1989 e, em pouco tempo, tomou
conta do mercado, estimando-se que hoje 95% das bebidas vendidas em lata no nosso Pas
utilizem esta embalagem.
Indstria eltrica: O mercado de energia eltrica consome alumnio em larga escala
por suas caractersticas de condutibilidade e leveza, que atendem s necessidades das redes de
transmisso, com uma das menores taxas de desperdcio ao longo de sua extenso.
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Na forma de vergalhes e arames, o alumnio submetido ao processo de extruso
e/ou revestimento, resultando em fios e cabos de diversas bitolas para diferentes utilizaes.
Com estes produtos diversos segmentos so atendidos: linhas de transmisso de grande porte
e subtransmisso, cabos condutores para distribuio area ou subterrnea e instalaes
eltricas prediais e industriais.
Com solues adequadas a cada aplicao, o alumnio tradicionalmente utilizado nos
sistemas de transmisso que levam energia a longas distncias e na distribuio nos centros
urbanos, setores nos quais o Pas demanda grandes investimentos. Mas conta com outros
importantes mercados na zona rural, onde os cabos de alumnio fazem a ligao entre
subestaes e centros de carga para suprir as necessidades do agribusiness, e nas cidades,
onde as normas tcnicas brasileiras j especificam o seu uso em prdios e edifcios comerciais
e industriais.
Outros setores: Por reunir um conjunto diversificado de propriedades, o alumnio
revelou-se til em diversos setores e sua utilizao continua a se expandir, com o
desenvolvimento de pesquisas e tecnologias orientadas para as necessidades do futuro.
A alumina, que d origem ao alumnio primrio, tambm se transforma em aluminas
especiais (calcinadas, hidratadas, tabulares e eletrofundidas), destinadas, especialmente, s
indstrias de transformao, qumica em geral, papeleira, metalrgica e petroqumica, para
produo de refratrios, revestimentos cermicos, abrasivos, vidros, porcelanas, massas de
polimento, tintas, retardantes de chama, isoladores eltricos, pastilhas de freio, corantes etc.
Pastas e ps alumnio, obtidos da moagem ou da atomizao do metal lquido, servem
de matria-prima para indstrias do setor qumico, entre outros, como ferro-ligas, minerao,
explosivos, refratrios e pigmentos, com uma infinidade de aplicaes: de combustvel slido
para foguetes a resinas epoxy e pinturas metlicas.
Outros processos bem conhecidos, como fundio e forja, tambm geram produtos de
alumnio de valor para diversos setores industriais, tais como componentes para automveis,
mquinas e equipamentos.
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4.8 - Reciclagem do Alumnio
Qualquer produto feito em alumnio pode ser reciclado infinitas vezes, sem perder
suas qualidades no processo de reaproveitamento, ao contrrio de outros materiais. Isto
confere ao alumnio uma combinao nica de vantagens, em que se destacam a proteo
ambiental, a economia de energia e o papel multiplicador na cadeia econmica, por meio da
renda gerada pela coleta de sucata.
Tanto as sobras do processo de fabricao de chapas, perfis e laminados de alumnio,
como a sucata gerada por produtos com vida til esgotada podem ser recicladas por meio de
refuso.
A reciclagem de produtos com vida til esgotada depende do tempo que vai do seu
nascimento, consumo e descarte. A isto se chama ciclo de vida de um produto, que pode ser
de 45 dias, como o caso da lata de alumnio, at 40 anos, como acontece aos cabos de
alumnio para o setor eltrico. Quanto menor for o ciclo de vida de um produto de alumnio,
mas rpido o seu retorno reciclagem, razo pela qual os ndices de reciclagem no Brasil
apontam para volumes cada vez maiores, desde que a lata de alumnio chegou ao nosso
mercado.
Uma combinao nica de vantagens econmicas, sociais e ambientais
As empresas de alumnio representadas na ABAL desenvolvem um trabalho conjunto com
recicladores na divulgao sistemtica dos benefcios da reciclagem de alumnio. Confira este
benefcios:
Econmicos e sociais
Assegura renda em reas carentes, constituindo fonte permanente de
ocupao e remunerao para mo-de-obra no qualificada.
Injeta recursos nas economias locais, atravs da criao de empregos,
recolhimento de impostos e desenvolvimento do mercado.
Estimula outros negcios, por gerar novas atividades produtivas (mquinas e
equipamentos especiais).
Ambientais
23
Favorece o desenvolvimento da conscincia ambiental, promovendo um
comportamento responsvel em relao ao meio ambiente, por parte das
empresas e dos cidados.
Incentiva a reciclagem de outros materiais, multiplicando aes em virtude do
interesse que desperta por seu maior valor agregado.
Reduz o volume de lixo gerado, contribuindo para a soluo da questo
do tratamento de resduos gerados pelo consumo.
Economiza energia, otimizando o uso dos recursos ambientais
> reciclar economiza at 95% da energia utilizada para produzir alumnio a partir da
bauxita
> cada tonelada reciclada poupa a extrao de 5 t deste minrio, matria-prima do
alumnio
4.9 - Principais Ligas
Os sistemas usados para designar as composies qumicas das ligas para fundio
no esto padronizados internacionalmente. Os sistemas registrados pela Aluminum
Association so os mais usados apresentando o seguinte critrio:
1xx.x: Alumnio no ligado;
2xx.x: Ligas de alumnio contendo cobre como elemento de liga maior;
3xx.x: Ligas Al-Si contendo tambm magnsio e ou cobre;
4xx.x: Ligas binrias Al-Si;
5xx.x: Ligas de alumnio contendo magnsio como elemento de liga maior;
6xx.x: Srie livre;
7xx.x: Ligas de alumnio contendo zinco como elemento de liga maior, normalmente
tambm contm adies de cobre, magnsio, cromo, mangans, ou combinaes destes
elementos;
8xx.x: Ligas de alumnio contendo estanho como elemento de liga maior;
9xx.x: Outros elementos;
24
4.10 - Efeito dos Elementos de Liga
Chumbo: usado nas ligas de alumnio para melhorar a usinabilidade.
Estanho: Melhora as caractersticas antifrico, requisito extremamente necessrio
para o fabrico de chumaceiras. As ligas de alumnio podem conter at 25% Sn. Este elemento
pode ainda melhorar a usinabilidade dos fundidos.
Clcio: um fraco modificador euttico de ligas alumnio-silcio. Ele aumenta a
solubilidade do hidrognio e muitas vezes responsvel pela porosidade dos fundidos. Para
concentraes de clcio superiores a aproximadamente 0,005 %, a ductilidade das ligas
alumnio-magnsio bastante alterada.
Ferro: Este elemento diminui a tendncia para a liga se agarrar em moldes
permanentes. Contudo o aumento do teor de ferro diminui substancialmente a ductilidade. O
ferro reage, e forma vrias fases insolveis nas ligas de alumnio, estas fases so as
responsveis pelo endurecimento das ligas.
Magnsio: o elemento chave para o aumento da dureza e da resistncia mecnica
nas ligas tratveis termicamente de Al-Si. A fase de endurecimento Mg2Si apresenta uma
solubilidade limite correspondente a aproximadamente 0,7% Mg, para alm da qual no
ocorre nem endurecimento nem amaciamento da matriz. Normalmente so empregues
quantidades de Mg entre 0,07 a 0,4% nas ligas de Al-Si.
As ligas binrias de Al-Mg so largamente usadas em aplicaes que requerem um
aspecto superficial brilhante e resistncia corroso, assim como uma boa relao entre
resistncia mecnica e ductilidade. A composio destas ligas varia entre 4 a 10%, acima de
7% a liga tratvel termicamente.
Mangans: considerado normalmente uma impureza nas composies do fundido. O
mangans um elemento de extrema importncia em ligas brutas. Na ausncia de
endurecimento por deformao plstica, o mangans no oferece nenhum efeito benfico nas
ligas de alumnio. Contudo, existem evidencias que, uma grande frao volumtrica de MnAl6
em ligas que contm mais de 0,5 % de Mn pode beneficiar a influncia da sanidade interna do
fundido.
25
Cobre: As primeiras e mais usadas ligas de alumnio so as que contm 4 a 10%
cobre. O cobre melhora substancialmente a resistncia mecnica e a dureza nos fundidos de
liga de alumnio com e sem tratamento trmico. Ligas com 4 a 6% Cu so facilmente tratveis
termicamente. Em geral, o cobre melhora a resistncia corroso, mas tambm diminui a
fluidez.
Silcio: A adio de silcio ao alumnio melhora drasticamente a fluidez, a resistncia
fissurao a quente e as caractersticas de alimentao. Estas so as ligas de alumnio mais
usadas em fundio. A sua composio estende-se at 25% Si.
Para processos de fundio de arrefecimento lento (ex.:gesso, cera perdida e areia), o
teor em Si de 5 a 7%, para moldes permanentes 7 a 9%, e para fundio injetada 8 a 12%.
Sdio: O sdio modifica o euttico das ligas alumnio-silcio. A sua presena fragiliza
as ligas alumnio-silcio.
Nquel: usado com o cobre de modo a melhorar as propriedades a altas temperaturas.
O nquel tambm reduz o coeficiente de expanso trmica.
Titnio: extensamente usado para refinamento de gro das ligas de alumnio, por
vezes em combinao com pequenas quantidades de boro. O titnio muitas vezes empregue
em concentraes superiores ao necessrio para o refinamento de gro de modo a reduzir a
tendncia para a fissurao.
Zinco: O zinco por si s em adio s ligas de alumnio no traz grandes benefcios, no
entanto quando acompanhado por adies de cobre e ou magnsio. As ligas podem ser
tratadas termicamente ou envelhecidas naturalmente.
4.11 - Defeitos de Fundio
Considera-se como defeituosa uma pea moldada que possua um defeito inadmissvel,
segundo as normas tcnicas. Os principais tipos de defitos das peas moldadas e causas de seu
aparecimento, comum para diferentes tipos de fundio, acham-se indicados em seguida:
26
Os ressaltos se formam na pea moldada ao longo do plano de diviso da moldagem e
em lugares de instalao das caudas de machos em conseqncia de uma folga excessiva
entre as metades da caixa.
A deformao das peas moldadas aparece devido a grossura desigual de suas paredes.
conveniente melhorar a construo das peas e empregar refrigeradores para esfriar os
conjuntos macios da pea moldada.
As salpicaduras so gotas de metal no soldadas com a pea moldada que caem
primeiro no molde.
A juntura um oco em forma de fenda que se forma devido ao fato dos jatos de metal
que chegam ao molde de diferentes lados no se soldarem por completo. As causas desse
defeito so a fluidez insuficiente do metal ou o fornecimento inadequado do metal e, em
particular, a interrupo do jato metlico ao verter o metal no molde.
A fundio incompleta, que conduz a que uma parte do molde no se enche com
metal, ocorre devido a fluidez insuficiente do metal e quando os gases acumulados impedem
de encher o molde. A fundio incompleta se observa tambm quando o metal escapa atravs
da fenda que se forma ao longo da diviso do molde, em conseqncia da m colocao das
caixas.
Os sopros so borbulhas de ar ou de gases que se desprendem do metal no molde e se
retm na pea moldada, formando pequenos poros dispersos em diferentes partes da pea. As
causas do aparecimento do sopros na pea so: permeabilidade insuficiente do molde para os
gases, m qualidade das misturas de moldagem e dos machos, m ventilao dos machos,
umidade dos machos no molde armado e fundio do molde com metal insuficientemente
desoxidado. Convm evitar que a pea tenha grandes planos horizontais, sustituindo-os, na
medida do possvel, por planos inclinados.
Os vazios so cavidades que se formam em conseqncia da alimentao insuficiente
da pea moldada nos lugares de acomodao do metal. Tambm se encontra amide nas peas
moldadas a friabilidade de contrao e a porosidade, o que se manifesta por uma multido de
peuqenos poros.
27
As cavidades de escrias so intruses de escrias no corpo da pea moldada que
penetram no molde atravs da colher. As causas desse tipo de defeito so: eliminao
insuficiente das escrias do material na colher, fundio incorreta e construo incorreta do
sistema de alimentao.
28
5 MEMORIAL DE CLCULOS
5.1 - Clculo do Mdulo da Pea
Para o clculo do mdulo da pea a mesma foi dividida em duas partes, a saber o cabo
e o batedor.
PEA
PEA
S
VMp =
Atravs da ferramenta Inspect Physical Properties do Software Solid Edge podemos
verificar o volume e a seo superficial de cada parte da pea desenhada. Assim podemos
calcular o mdulo da pea.
mmcmcm
cmMpCABO 85,3385,069,115
63,442
3
===
mmcmcm
cmMpBATEDOR 84,7784,092,187
34,1472
3
===
Escolhe-se ento o maior mdulo da pea para os clculos do maalote.
5.2 - Clculo do Mdulo do Massalote
O prximo passo o clculo do mdulo do massalote:
EeaMassalote MM =
Sendo que E calculado por:
LigadeFatorposiodeFatorE =
Os fatores de posio para os massalotes podem ser vistos na Tabela 02.
29
Tabela 02 Fator de Posio.
Fator de localizao do alimentador Tipo do alimentador
1 Quente, ou frio perto dos ataques.
1,1 Frio.
0,9 Quente com isolamento.
0,65 Exotrmico.
Os fatores de ligas para alguns materiais podem ser vistos na Tabela 03.
Tabela 03 Fator de liga.
Factor do tipo de liga Tipo de liga
1,2 Ferros fundidos nodulares, aos no ligados, ligas de
cobre.
1,2 (0,65 fI 0,80) Ferros fundidos cinzentos (lamelares).
1,4 Ferro branco, malevel, aos ligados, ligas de alumnio,
magnsio e nquel.
Tem-se:
4,14,11 ==E
O clculo do mdulo do massalote quente para a pea em questo o seguinte:
39,585,34,1 ==MM
Massalote:
MmS
V= ; 5,1= H
ou seja:
4
2 HV
=
=
4
5,13
30
24
22
1
=
=S
5,122 == HS
Com base nestes valores:
9,0
25,1
4
5,1
22
3
=
+
=
S
V
4,55,15,0
4/5,1=
+
mm8,28375,0
24,5=
=
cm3
O dimetro do massalote cm3= e a sua altura cm5,4*5,1 == .
5.3 - Clculo da Velocidade de Enchimento
Dados: g = 9800cm/s
Para o aluminio k = 0,5
hgkv = 2 = 5,4980025,0 = 148,45cm/s
5.4 - Estimativa do Tempo de Resfriamento
Mp = 0,78
Material: Liga de alumnio, temperatura de fuso = 660 C
Sobreaquecimento = 100 C
31
Segundo grfico em anexo (ANEXO 01), podemos estimar um tempo de resfriamento
de aproximadamente trs segundos.
5.5 - Clculo da Seo de Ataque:
TempoVelocidade
VolumeS
=
massalotepea VVVolume +=
)5,45,1(98,191 += Volume
17,621 cmVolume=
Sendo assim:
2,43/45,148
17,621cm
sscm
cmS =
=
4
=S
42,4 =
cm31,2=
Obs.: Na prtica foi usado = 2,5cm.
5.6 - Relao de Alimentao:
1 : h : h
1 : 45,0 : 45,0
1 : 2,12 : 2,12
32
Sendo assim:
Seo de Ataque: d =2,31 cm
Seo de Distribuio: d = 2,31 cm
Seo de Alimentao: d = 4,9 cm
Figura 02 Relao de Alimentao.
4
dA
=
49,4
=d
cmd 5,2=
Sabe-se que:
He = 4,5cm
Hb = 3*D
Ento:
4
He
Hb
dD =
33
4
5,4
3
5,2
DD =
cmD 1,1=
Sendo que: Hb = 3 * D
Hb = 3,3 cm
Ento:
H = He Hb = 4,5 - 3,3 = 1,2 cm
Na Figura 03 podemos ver a ilustrao do sistema acima dimensionado, desde a caixa
de areia, massalote, canal de alimentao e tambm o modelo.
Figura 03 Vista Lateral da Caixa de Fundio.
5.7 - Tempo de Vazamento
Existem duas formas de estimar o tempo de vazamento: uma emprica outra com base
na estima das perdas de temperatura nos canais. Nesse trabalho utilizamos a forma emprica
que baseada na AFS que sugere tempo de vazamento em segundos:
34
Kgligas PKt = 1
>