Upload
fausto-filipe-teixeira
View
2.876
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE TUCURUÍ
FUNDIÇÃO DOS METAIS
Docente:
Prof. Me. Paulo Machado
Discentes:
Fausto Filipe Teixeira de Toledo (10133001218)
Fernando Alves Gaia (10133003818)
Juliana Garcia Gaia (10133000618)
Leticia Fernanda Rabelo Castelo Branco (10133002418)
Josué Saldanha (09133002918)
INTRODUÇÃO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 4
O processo de fundição consiste em vazar (despejar) metal líquido
em um molde havendo uma cavidade com o formato e as medidas
correspondentes aos da peça a ser fabricada.
De modo econômico, a fundição, permite obter peças grandes ou de
geometria complexa, sendo essa sua principal vantagem em relação
a outros processos.
Os materiais que podem constituir os moldes é outra de suas
vantagens, como será visto, a utilização de moldes de areia é a forma
mais barata de se realizar o processo de fundição, pois alguns tipos
de areia empregados, são quase que totalmente reaproveitados.
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 5
Confecção do modelo
Fabricação do molde (moldagem)
Fabricação do macho (macharia)
Fusão
Vazamento
Desmoldagem
Rebarbação e limpeza
Controle de qualidade
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 6
MATERIAL CONTRAÇÃO
AÇOS 1 a 2%
FERRO FUNDIDO CINZENTO 0,8%
FERRO FUNDIDO DUCTIL 0,8 a 1%
ALUMÍNIO 355 E 356 1,5%
ALUMÍNIO 13 1%
COBRE-CROMO 2%
BRONZE AO ESTANHO 1%
BRONZE AO SILÍCIO 1%
BRONZE AO AMNGANÊS 1,5%
BRONZE ALUMÍNIO 1,5%
Quadro 1. Contração do metal após o resfriamento
Fonte: Norberto Moro, 2007
ESCOLHA DO PROCESSO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 7
Peças à serem produzidas;
Projeto da fundição;
Tolerâncias requeridas;
Grau de complexidade;
Especificação do metal;
Acabamento superficial desejado;
Custo do ferramental;
Comparativo econômico entre usinagem e fundição;
Limites financeiros do custo de capital;
Requisitos de entrega.
CARACTERÍSTICAS E DEFEITOS DOS
PRODUTOS FUNDIDOS
FUNDIÇÃO DOS METAIS 8
Sobremetal;
Ausência de furos pequenos e detalhes complexos
Cantos arredondados e paredes mais grossas;
Inclusão de material refratário do molde na peça;
Heterogeneidade na composição da liga metálica;
Rechupe;
Porosidade;
CARACTERÍSTICAS E DEFEITOS DOS
PRODUTOS FUNDIDOS
FUNDIÇÃO DOS METAIS 9
Figura 1. tipos de macroporosidades: rechupe
Fonte: Site CIMM
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 10
• Fundição em Molde de Areia
• Fundição sob Pressão/Die Casting
• Fundição de Precisão
• Ligas Metálicas
• Lingotamento Contínuo
MOLDAÇÃO EM AREIA
• Fundição em Molde de Areia
Características da areia:
• Possuir estabilidade dimensional e térmica a elevadas temperaturas;
• Ser quimicamente inerte a metais fundidos;
• Não conter elementos voláteis que produzam gás no aquecimento;
• Ser disponível em grandes quantidades e preços razoáveis;
FUNDIÇÃO DOS METAIS 11
MOLDAÇÃO EM AREIA
• Microestrutura:
Grãos de pequeno;
Grãos de grande tamanho ;
Grãos de formas irregulares;
FUNDIÇÃO DOS METAIS 12
MOLDAÇÃO EM AREIA
• Vantagens:
Pode criar geometrias complexas
Pode criar formas externas e internas
Alguns processos de fundição são net shape (forma final), enquanto
outros near net shape (próximo a forma final)
Capaz de produzir peças de grande porte
Alguns métodos de fundição são adequados à produção em massa
FUNDIÇÃO DOS METAIS 13
FUNDIÇÃO EM MOLDES DE AREIA
Vantajoso
Por que chama-se areia
verde?
Composição simples.
Propriedades do molde.
Preparação do molde.
Produção de peças em
ferro, aço, aço
inoxidável e ligas de
cobre, magnésio e
níquel.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 14
Figura 2. Processo mecanizado de moldes em areia.
Fonte: Norberto Moura 2007
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 15
• Etapas do processo de moldação:
Figura 3. (a) modelo de madeira; (b) molde sendo colocado no estrado de areia;
(a) (b)
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 16
• Etapas do processo de moldação:
Figura 4: molde pronto, na posição á ser utilizada
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 17
• Etapas do processo de moldação:
Figura 5: colocação da caixa superior para verificar se a posição do canal de
vazamento e alimentador estão corretas.
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 18
• Etapas do processo de moldação:
Figura 6. retirada dos modelos
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 19
• Etapas do processo de moldação:
Figura 7. criação das bacias e eliminação dos canto vivos
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 20
• Etapas do processo de moldação:
Figura 8. construção do canal de distribuição
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 21
• Etapas do processo de moldação:
Figura 9. adição do metal líquido.
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 22
• Etapas do processo de moldação:
Figura 10. peça fundida (para retirada da peça é necessário quebrar o molde. Aproximadamente 98% areia pode ser reaproveitada).
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE
FUNDIÇÃO DOS METAIS 23
• Etapas do processo de moldação:
Figura 11. peça pronta depois de feito os acabamentos.
Fonte: processos de fundição.pdf
MOLDAÇÃO EM AREIA VERDE (VIDEO)
FUNDIÇÃO DOS METAIS 24
MOLDAÇÃO EM AREIA SECA
• indicado para peças médias e grandes
• ferrosos e não-ferrosos
• melhor acabamento e tolerâncias dimensionais que o de
areia verde.
• Mistura: Areia sintéticas ou semi-sintéticas + aglomerantes
orgânicos
• Secagem em estufas 150 a 300 C
• Superfície do molde pode ser protegida com tintas
refratárias (melhor acabamento).
FUNDIÇÃO DOS METAIS 25
Vantagens:
• maior resistência à erosão do metal líquido;
• maior estabilidade dimensional;
• maior resistência à pressão estática do metal líquido;
• maior resistência à penetração do metal.
Variações;
Loam molding (moldagem em barro) peças grandes
(Chapelona).
Moldagem em chamote (areia) peças grandes.
Barro: areia + argila mistura bastante plástica;
Pintura e aquecimento em temperaturas próximas a 500 C.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 26
AREIA CIMENTO
• peças grandes;
• não precisa de calor para a secagem;
• alta resistência a seco.
Mistura: Areia silicosa lavada + 10% cimento Portland+ 5% Água
Ex.: moldes para lingoteiras de grande porte.
Desvantagens:
• Custo elevado da mistura;
• Não recuperável;
• Baixa colapsibilidade difícil desmoldagem.FUNDIÇÃO DOS METAIS 27
MOLDAÇÃO DA AREIA DE MACHO
• Precursor dos métodos modernos de fundição de precisão;
• Peças complicadas para o método de areia comum;
• Boa precisão dimensional;
• Pintura com tintas especiais para macho.
Mistura: Areia + óleo de macho, óleo de linhaça
(secativos) + elementos orgânicos + bentonita
Moldes: Confecção manual ou em máquinas, secos
em estufas (150 a 250 C)
Ex.: Corpos de compressores resfriados ao ar.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 28
MOLDAGEM EM CASCA (SHELL MOLDING)
Mistura: Areia + resina sintética polimeriz. a quente
(termofixa) 3 a 10%
Estufa: 150 a 350 C
• Acabamento excelente;
• Alta rigidez boa precisão dimensional
• Como a espessura da casca é pequena, pode ser
empregada areia bem fina sem prejuízo na
permeabilidade do molde.
Cascas de até 5 mm de espessura (mínima)
dependente do tamanho, peso, complexidade da peça e
do metal utilizado.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 29
Molde + machos duas partes fechadas com
grampos ou colados antes do vazamento.
Desvantagens:
• Custo elevado do modelo (precisão dimensional
e resistência térmica)
• Areia não recondicionável.
Limitações: Peças não maiores que 15 – 20 Kg.
Utilização: motor de explosão refrigerado a
ar, virabrequins, peças de responsabilidade
(justificando o custo do processo).
FUNDIÇÃO DOS METAIS 30
Mapeamento de gerenciamento das areias verde de fundição no estado do Paraná sob a ótica da produção mais limpa: uma contribuição para o estabelecimento de estratégias.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 31
ESTUDO DE CASO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 32
ESTUDO DE CASO
FUNDIÇÃO DOS METAIS 33
ESTUDO DE CASO
• Com relação ao controle de qualidade das areias:
- Realizam ensaios com areias em suas próprias instalações
(recorrendo a terceiros, de forma complementar, quando
necessário): 56% das empresas pesquisadas;
- Não realizam ensaios com areias em suas
própriasinstalações (recorrendo a terceiros): 15% das
empresas pesquisadas;
- Não realizam ensaios com areias (nem internamente, nem
através de terceiros): 3,7% das empresas pesquisadas;
FUNDIÇÃO DOS METAIS 34
ESTUDO DE CASO
Equipamento para areia a verde: percentual presente nas empresas.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 35
ESTUDO DE CASO
• O descarte final das areias e finos das empresas que fizeram parte da amostra
• apresentou-se mais concentrado nos aterros Industriais para descarte exclusivo de
• areias de fundição (próprios), absorvendo 96,6% do montante total descartado
• (98,2% do total das areias a verde, 94,6% das areias ligadas quimicamente e 95,1%
• do total dos finos descartados), seguido dos aterros industriais para descarte de
• resíduos industriais em geral (próprios), que absorvem 2,1% do montante total
• descartado (1,8% do total das areias a verde, 3,2% do total das areias ligadas
• quimicamente e 4,8% do total dos finos descartados)
FUNDIÇÃO DOS METAIS 36
CONCLUSÃO
Com base no texto e nas demais pesquisas realizadas, observou-se
que a fundição em moldes de areia tem um grande destaque nas
indústrias, pois proporciona a fabricação de peças que
praticamente não necessita de acabamento final, ou seja, em
muitos casos as peças fundidas não necessitam ser usinados, além
disso, a fundição proporciona a fabricação de peças complexas que
dificilmente seriam conseguidas por outros processos, o que
influencia diretamente no custo beneficio uma vez que em
decorrência do seu custo relativamente baixo e manufatura
simples. E dependendo da composição os moldes podem ser
nomeados seguindo determinada características especificadas.
FUNDIÇÃO DOS METAIS 37
REFERÊNCIAS
• Askeland, Donald R. Phulé, Pradeep P. Ciência e Engenharia dos materiais. São Paulo. Cengage Learning, 2008. 5ª Ed.
• Groover, M. P., Fundamentals of Moder Manufacturing, Prentice Hall, 1996.• http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/02%20Fundi%C3%A7%C3%A3o.pdf.
Acesso em: 28/03/2013.• http://www.abal.org.br/aluminio/processos_fundicao.asp. Acesso em:
28/03/2013.• http://www.metalmat.ufrj.br/downloads/livro_FUNDICAO.pdf. Acesso em:
28/03/2013.• http://www3.fsa.br/mecanica/arquivos/02%20Fundição.pdf. Acesso em
28/03/2013.• Norberto Moro, Prof. Eng. Mec.. Processos de fabricação- Fundição. Centro
Federal de Educação e Tecnologia de santa Catarina. Disponível em: http://www.norbertocefetsc.pro.br/fundicao.pdf . Acesso em: 28/03/2013.
• http://dc189.4shared.com/doc/RTFYXo-L/preview.html Acesso em 29/03/2013
• http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/3685-macroporosidade#.UVwl_TextS0 Acesso em: 29/03/2013