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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO MARKETING ENGENHARIA DE PRODUTO ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO PRODUÇÃO CONTROLE DE QUALIDADE PRODUTO FINAL MERCADO - Sugestões de alteração do projeto - Estudos Econômicos - Alternativas - Desenhos - Especificações - Sugestões - Problemas - Processos - Tempos - Métodos - Arranjos - Especificações - Normas - Experiências - Capacidade dos processos - Qualidade pré- especificada - Pesquisas de aceitação - Competição de mercado - Alterações - Simplificações - Melhorias de desempenho DIAGRAMA DO CICLO PRODUTIVO

FUNDIÇÃO

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Apostila - aula de fundição

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Page 1: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

MARKETING ENGENHARIA DE PRODUTO

ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO

PRODUÇÃO

CONTROLE DE QUALIDADE

PRODUTO FINAL

MERCADO

- Sugestões de alteração do projeto

- Estudos Econômicos

- Alternativas

- Desenhos

- Especificações

- Sugestões

- Problemas

- Processos

- Tempos

- Métodos

- Arranjos

- Especificações

- Normas

- Experiências

- Capacidade dos

processos

- Qualidade pré-

especificada

- Pesquisas de aceitação

- Competição de mercado

- Alterações

- Simplificações

- Melhorias de

desempenho

DIAGRAMA DO CICLO PRODUTIVO

Page 2: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO

Processos de fabricação

Tempos e métodos

Arranjo físicoLay-out

Elo entre projetar, produzir e controlar a qualidade

Page 3: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO

Processos mecânicos

(σ)

Processos metalúrgicos

(T)

Conformação plástica(σ < σr)

Usinagem(σ > σr)

Sinterização(T < Tr)

Fusão / Solidificação

(T > Tr)

ForjamentoEstiramentoLaminação

TorneamentoFresamento

Furação

Metalurgia do Pó

FundiçãoSoldagem

Page 4: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

OPÇÕES DE FABRICAÇÃO DE PRODUTOS METÁLICOS

Matéria prima metálica

Metalurgia do pó Fusão

Fundição Lingotamento Não convencional

Não convencional Convencional Estático Contínuo

Pressão, vácuo, centrifugação,

reofundição etc.

Vazamento gravitacional

Placas, blocos, tarugos, etc.

Processos de solidificação

rápida

Produto semi-acabado

Refusão superficial com laser Soldagem

Tratamentos térmicos

Usinagem

Produto acabado

Page 5: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Família de ligas ferrosas existentes para fabricação de produtos metálicos

Ligas Metálicas

Ferrosas Não ferrosas

Aços

Ferros Fundidos

Baixa Liga Alta Liga

Baixo C

ComumDoce

Médio C

ARBLComumMédio C

Tratado Termicamente

ComumAlto C

Ferramenta Inoxidável

Alto C

FoFoCinzento

FoFoBranco

FoFoModular

FoFoMaleável

ARBL – Alta Resistência e Baixa Liga

Page 6: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Família de ligas ferrosas existentes para fabricação de produtos metálicos

Ligas Metálicas

Não Ferrosas Ferrosas

Metais Leves

Ligas de Baixo ponto de fusão

Bronze Latão

Zn Pb Sn

Grupo V B: Metal de transição - Grupo V da tabela periódicaGrupo VI B: Metal de transição – Grupo VI da tabela periódica

Ligas de Cu

Superligas Metais refratários

Al Mg Ti

Grupo V B

Ni Fe-Ni Co

Grupo VI B

V Nb Ta Cr Mo W

Page 7: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO

- Processo de fabricação no qual o metal fundido ( estado líquido) é levado a fluir por gravidade ou por outra força de um molde onde solidifica-se na forma da cavidade desse molde.

Metal liquidoVazado em moldes, cuja

cavidade é conformada de acordo com a peça

Page 8: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

DESENHO TÉCNICO DA PEÇA

MODELOAREIA

PREPARADA

MOLDEMETAL

LIQUIDO

CONJUNTO FUNDIDO

AREIA USADA

DESENHO TÉCNICO DA PEÇA

CANAIS E MASSALOTES PEÇA

SEMIACABADA

MODELAGEM

MACHARIA MOLDAGEM

VAZAMENTO E SOLIDIFICAÇÃO

DESMOLDAGEM

CORTE DE CANAIS E MASSALOTES

REBARBAÇÃO E LIMPEZA

OUTROS PROCESSOS E CONTROLE DE QUALIDADE

RECICLAGEM COM ADIÇÃO DE

AREIA NOVA

Page 9: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

VANTAGENS:

- Peças de geometrias complexas.- Produção de peças grandes (mais do que 100 toneladas).- Produção de peças pequenas.- Qualquer composição de liga.- Uso de grande quantidade de sucata.

DESVANTAGENS:

- Limitações relativas às propriedades mecânicas.- Porosidade.- Limitada precisão dimensional.- Acabamento superficial.- Periculosidade por trabalhar com metal fundido.- Problemas ambientais quanto ao descarte de certos produtos.

Page 10: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

MOLDAGEM

- MOLDE com cavidade na forma da peça a ser produzida.- Molde de areia e baixa produção, são usados modelos feitos

geralmente de madeira, sendo que a areia é conformada.- Moldes metálicos, a cavidade é usinada.- As partes ocas das peças é utilizado peças denominadas machos.

Cavidade e modelo Modelo na caixa de areia.

Page 11: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUSÃO

- A composição química deve ser rigorosamente controlada, poisa microestrutura e consequentemente as propriedades da peçadependem não só do processamento como também dacomposição química

Aço ao carbono com 0,8% C resfriado a 3°C /S. Microestrutura perlítica.

Aço ao carbono com 0,8% C resfriado a 300°C /S. Microestrutura martensítica.

Page 12: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUSÃO

Tabela – Influência da alteração da composição química e processamento naspropriedades e aplicações do cobre.

Composição química ProcessamentoLimite de

escoamento aproximado (Mpa)

Aplicação típica

Cu com 99,99% pureza

Tratadotermicamente por

recozimento, tamanho de grão

em torno de 10µm.

50Condutores

elétricos em geral.

Cu com 99,99% pureza

Deformado a frio, encruado.

300 Contatos elétricos.

75%Cu – 25%NiTratado

termicamente por recozimento

150Tubos para trocador

de calor.

75%Cu – 25%NiDeformado a frio,

encruado400

Fabricação de moedas.

Page 13: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Page 14: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

VAZAMENTO

- O metal fundido é vazado na cavidade do molde – devepreencher todas as partes da cavidade antes de solidificar.

- Propriedade fundamental é a propriedade do metal em fluir epreencher o molde é conhecida como fluidez.

FLUIDEZ

- Composição química da liga;- Temperatura de fusão;- Intervalo de solidificação- Superaquecimento.

Page 15: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

VAZAMENTO

- A fluidez é medida pela distância que o metal percorre antes dese solidificar.

Page 16: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

VAZAMENTO

Temperatura de vazamento:

- É determinada pelo superaquecimento a ser utilizado no processo.

Liga eutética AlSi – Al 12% em peso de Si- Temperatura de fusão (577°C)- Temperatura de vazamento (627°C ou maior)

Um superaquecimento adequado deve ser especificado- temperatura baixa – ocorre solidificação do metal antes do

vazamento.- temperatura alta – consumo de energia, intensidade de reação

entre o metal e o molde, fluxo turbulento do metal liquido durante ovazamento, erosão, aprisionamento de ar no metal liquido, aumento daoxidação, bolhas e porosidades

Page 17: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

VAZAMENTO

Temperatura de vazamento:

- É determinada pelo superaquecimento a ser utilizado no processo.

Liga eutética AlSi – Al 12% em peso de Si- Temperatura de fusão (577°C)- Temperatura de vazamento (627°C ou maior)

Um superaquecimento adequado deve ser especificado- temperatura baixa – ocorre solidificação do metal antes do

vazamento.- temperatura alta – consumo de energia, intensidade de reação

entre o metal e o molde, fluxo turbulento do metal liquido durante ovazamento, erosão, aprisionamento de ar no metal liquido, aumento daoxidação, bolhas e porosidades

Page 18: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Page 19: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Diagrama de equilíbrio de uma liga Al-Si

Liga hipoeutética – Al-6% Si. Liga eutética – Al-11,7% Si. Liga hipereutética – Al-18% Si.

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Curvas de resfriamento

Page 21: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

SOLIDIFICAÇÃO ENTRE DUAS PAREDES DE MOLDE

Liga eutética e liga pura Liga com intervalo pequeno

Não têm a formação dezona pastosa, persistindo,assim, o canal para fluxo dometal líquido através dessaregião do molde até omomento em que as duasfrentes da fase sólida seencontram.

A liga é uma mistura desólido e líquido,formando uma pasta como volume sólidoconstituído por cristais naforma de arvoresdenominadas dedendritas.

Page 22: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

SOLIDIFICAÇÃO ENTRE DUAS PAREDES DE MOLDE

Liga com intervalo grande

Liga com intervalo intermediário

Não se solidificamprogressivamente,direcionalmente, massimultaneamente emdiversas regiões da peça ede modo aleatório.Resulta em uma zonapastosa em todo volumeda peça. Com aprogressiva solidificação olíquido tem uma restriçãono fluxo metal líquido porentre esse canais,podendo provocar falta demetal líquido em diversasregiões dentro do moldeque se solidificam econtraem-se. Ao final dasolidificação, pelaformação de vazios eporosidades.

A liga com solidificaçãointermediária tendem aformar a seção de zonapastosa, que é umaregião de mistura decristais na forma dendritae metal líquido. Aocorrência dessa zonadificulta, ou mesmoimpede, o fluxo de metallíquido, podendo resultar,como nas ligas comintervalo grandesolidificação, vazios porfalta de alimentação.Essa obstrução do fluxode metal persiste até omomento em que asduas frentes da misturade dendritas e líquidosse encontram.

Page 23: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Contração na solidificação

Os moldes devem prever

Ultimas partes de solidificação

Vazios Rechupe

Massalotes

Cavidades adicionais

Partes do molde que funcionam

como isolante térmico.

MATERIAL CONTRAÇÃO

AÇOS 1,5 a 2,0 %

Ferro fundido Cinzento 0,8%

Ferro fundido dúctil 0,8 a 1,0 %

Alumínio 355 e 356 1,5 %

Alumínio 13 1,0 %

Cobre Cromo 2,0 %

Bronze ao Estanho 1,0 %

Bronze ao Silício 1,0 %

Bronze ao Manganês 1,5 %

Bronze Alumínio 1,5 %

Page 24: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Page 25: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Metal líquido

Nucleação

Crescimento

Gradientes térmicos

Velocidades de solidificação

Taxas de resfriamento

Rejeição de soluto

Composição química

Morfologia da interface S/L

Mistura de soluto no sólido e no líquido

Estrutura Segregação Defeitos

Metal solidificadoProduto final En

cad

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ento

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s d

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Page 26: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Page 27: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA.

É o processo mais usado na fundição, responsável pela maioria significativa das toneladas de fundidosproduzidos pelas indústrias do mundo todo.

O processo consiste no vazamento do metal fundido é retirada com a quebra do molde.

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

Page 29: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

Page 30: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

Page 31: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

Page 32: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

Page 33: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

Page 34: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM AREIA COMPACTADA EM CAIXA

A confecção do modelo tem que levar em conta os seguintes fatores:

Material

N° moldes

madeira

gesso

metal

polímeros

isopor

DimensõesContração

do material

Desenho

Aspectos facilitadores (conicidade)

Minimizam os defeitos de solidificação (cantos

vivos, variações bruscas de seções, espessura

mínima ).

Uso de macho Prever cavidades e encaixe

Projetar o sistema de canais de vazamento e massalotes

Page 35: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Concordância

Conicidade

Page 36: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Recortes

Linha divisória

Page 37: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Requisitos básicos para

areia de fundição

Estabilidade térmica

Dimensional a altas temperaturas

Partículas com forma e granulometria

Quimicamente inerte com o metal fundido

Baixa molhabilidadecom o metal

Livre de materiais voláteis

Viabilidade econômica

Adequada pureza e pH

Compatibilidade com o sistema de aglomerantes

Geralmente é usada areia silicosa (SiO2 na forma de quartzo) por ser abundante e barata.As areias usadas na fundição são as denominadas areias sintéticas, lavadas para aremoção da argila e material orgânico, peneiradas, classificadas o tamanhogranulométrico e misturadas para formar a distribuição granulométrica desejada.

Page 38: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Areia verde

Baixa resistência com a presença de umidade

Compactação manual ou mecanizada

Areia silicosa

Argila (bentonita)

Água

100 partes

20 partes

4 partes

Adição de materiais para melhorar a aglomeração

Carvão Cereais e Celulose

Estabilidade dimensional

O acabamento superficial da peça

Destacamento do modelo

Colapsibilidade do molde

Page 39: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Areia seca ou molde estufado

Variação do processo de areia verde

Molde seco em estufa –temperatura de 150 a 300°C

Maior dureza

Maior estabilidade dimensional

Melhor o acabamento superficial da peça

Maior a resistência à pressão do metal liquido.

Maior permeabilidade

Page 40: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Areia soprada (cold box)

Gás ou vapor para curar uma substância aglomerante

3 a 4% silicado de sódio curado com CO2 (gás)

Usada principalmente na confecção de machos em que se

exigem dureza superficial e controle dimensional

Adição de resina epoxiacrílicacurada com dióxido de enxofre

(gás)

Adição de resina fenoluretânicacurada com vapor de amina

(dimetilamina ou trietilamina)

Page 41: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Areia cimento

O cimento é usado como aglomerante

90% Areia silicosa10% Cimento portland

8% água, em peso da mistura

Indicado para moldagem de peças médias e grandes.

Existem processos que usam resinas de cura a quente, tais como um ligante termorrígido e um catalisador ácido, que são misturados à areia seca e, então, compactados dentro de uma caixa aquecida.A cura é induzida pelo calor, sendo uma exotérmica.Aquecimento posterior em estufa - 220 a 245°C. Processo denominado de caixa quente (hot-box) e quando não é denominado de caixa morna (warm-box)

Caixa quente

Resina furânicasou fenólicas e

cloretos e nitratos

Caixa mornaResina furânicasou álcool-furfurile sais de cobre

Page 42: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

MOLDES DE AREIA

Resistência mecânica para suporta o peso do metal líquido

Suportar a ação erosiva do metal líquido durante o vazamento

Geração, quando em contato com o metal fundido, de uma menor quantidade de gás possível.

Permeabilidade adequada para permitir a saída dos gases.

Refratariedade para não fundir ao ser preenchido pelo metal líquido.

Estabilidade térmica para não ocorrer transformações estruturais que levem a uma alteração das propriedades mecânicas do molde ou uma alteração dimensional que,

além de distorções, gere trincas.

Apresentação de colapsibilidade adequada após a solidificação da peça, que permita a sua quebra mandendo

a integridade da peça.

Page 43: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM CASA OU SHELL

(CRONING)

MOLDE

AREIA

RESINA

Endurecida com o calor, o qual atua como aglomerante.

Resina largamente utilizada é termoplástica fenólicana qual se adiciona o hexametileno tetra-amida –agente que provoca a formação de ligações cruzadasentre as cadeias do polímero com o aquecimento.

Mistura areia - resina

2,5 a 4% resina Aditivos

Estearato de cálcio Óxido de ferro

Melhora a fluidez da areia. Previne contra trincas térmicas.

Page 44: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

A placa contendo o modelo metálico(geralmente aço), aquecido à temperaturade aproximadamente 200°C, é colocadosobre uma caixa basculante contendo amistura areia-resina-aditivos.

A caixa é basculada em 180°, promovendo acobertura de toda a superfície do modelopela mistura de areia. A mistura em contatocom a superfície do modelo aquecidocomeça a endurecer pela cura da resina.

FUNDIÇÃO EM CASCA OU SHELL (CRONING)

Page 45: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Após um tempo suficiente para que umacamada (casca) de aproximadamente 5mmseja formada, a caixa é novamentebasculhada; a areia não endurecida cai devolta no fundo da caixa, enquanto a cascafica aderida ao modelo.

O modelo, juntamente com a cascasemicurada (semiendurecida), é colocadonum forno a 350°C – 400°C por um temposuficiente para que a cura de resinaaglomerante se complete.

FUNDIÇÃO EM CASA OU SHELL (CRONING)

Page 46: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

A casca é retirada da placa com o modelopor pinos extratores que fazem parte doconjunto, podendo se estocada ou montadaem uma caixa para vazamento do metal.

O molde é obtido pela junção de duaspartes, unidas por grampos ou cola. Devido àlimitada resistência mecânica da casca, nocaso de peças grandes, com grandesuperfície, um suporte adicional parasustentação do molde é necessário, o que éconseguido, por exemplo, colocando omolde em uma caixa e preenchendo oespaço entre a parede externa do molde e acaixa com areia ou granalha de aço.

FUNDIÇÃO EM CASA OU SHELL (CRONING)

O metal fundido é vazado no molde, que, após a solidificação, é quebradopara a retirada da peça fundida.Ligas: ferro fundido, liga de alumínio e ligas de cobre.

Page 47: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM CASA OU SHELL (CRONING)

Vantagens

Produção de 5 a 200 pçs/h (superior a fundição de areia).

Alta precisão dimensional (tolerância de ± 0,25mm)

Acabamento superficial muito bom (rugosidade mínima de até 2,5 µm)

Possibilidade de estocagem dos moldes

Grande potencial de automação

Limitações

Alto custo do modelo metálico

Custo da resina

Custo do processo de cura a quente pela necessidade de fornos de aquecimento do modelo e de cura do molde

Limitação no tamanho da peça pela restrição de manuseio de cascas grandes dimensões (pçs 10 g a 20kg e

área do molde inferior a 3000 cm2)

Page 48: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO EM MATRIZ POR GRAVIDADE

Molde permanente

Vazamento por gravidade

Geralmente metálico

Ferro fundido;Aço;

Bronze;Grafite.Desmoldagem

O molde é uma matriz formada por partesque permitem fechamento e aberturarápida e precisa. A cavidade do molde éusinada

O metal fundido é vazado por gravidade dentro do molde pré-aquecido.

Page 49: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO FUNDIÇÃO EM MATRIZ POR GRAVIDADE

Após a solidificação, o molde é aberto, e o fundidoretirado

Um jato de ar com aditivos é usado para limpeza dasuperfície interna do molde para a retirada depossíveis e pequenas partes metálicas da peça feita.Principais ligas: Aluminio, Magnésio, cobre, ferrofundid, aços, chumbo, estanho e zinco.Peças de 5 a 300 kg.

Vantagens

O molde pode ser usado até 250.000 vezes;Boa precisão dimensional;Bom acabamento superficial;Resfriamento rápido;Estrutura refinada;Taxa de produção de 5 a 100 conjuntos/hora

Desvantagens Alto custo do molde;Limitação da forma;Tamanho e complexidade;Vida útil do molde para fundição de metais de alta temperatura de fusão.

Page 50: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

Molde permanente

Vazamento sob pressão (7 a 140 Mpa)

Aço ferramenta

Refrigerado a agua

Abertura automatizada

Macho de areia

Macho metálico com mecanismo retrátil

Câmara quente

Câmara fria

Page 51: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO – CAMARA FRIA

FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO – CAMARA QUENTE

Page 52: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Vantagens

Bom acabamento superficial;Precisão dimensional (± 0,076mm em peças pequenas)Taxa de produção alta ( 200 pçs/h);Economia para grandes lotes;Peças com geometria complexa e com seções finas (0,5mm);Alta taxa de resfriamento;Microestruturas refinadas, com pequeno tamanho de grão.

DesvantagensAlto custo do equipamento;Alto custo do molde;Limitação às ligas não ferrosas de alta fluidez;Tamanho da peça em função da máquina de injeção (5 a 25kg)O volume mínimo e economicamente viável é elevado (>10.000 pçs)

FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

Ligas mais comuns:Ligas de alumínio, zinco, magnésio, chumbo, ligas de cobre e estanho.Ligas com ponto de fusão inferior à do cobre. (1083°C)

Page 53: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO

Molde

Vazado enquanto o molde está em movimento rotacional

Movimento em rotação de modo que a força centrifuga origina um pressão maior do que a gravidade, que força o metal líquido de encontro às paredes do molde onde se

solidifica.

Câmara horizontal

Câmara vertical

Areia verde

Areia seca

Grafite

Aço ou cobre

Aplicações típicas: Tubos, vasos de pressão e carretel de bobinadeiras, camisa de cilindrode motores e cilindros de laminação feitos com ligas de aço de alta resistência e baixaliga, aços inoxidáveis e aço cromo-molibdênio.

Page 54: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO – HORIZONTAL.

FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO – VERTICAL.

Page 55: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Vantagens Grande variedade de peças cilindricas, incluindo as de grandes dimensões;Boa precisão dimensional;Produção de até 50 pçs/h;Ótimo rendimento da liga (90 a 100%, por não ter canais devazamento ou massalotes.

Desvantagens Geometria da peça, que é limitada;Alto custo do equipamento;Heterogeneidade microestrutural;Diferente propriedades ao longo da espessura da peça.Pode ocorrer um gradiente funcional de propriedades.

FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO

Page 56: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO DE PRECISÃO

Molde

Modelo de cera

Microfusão – Cera perdida

Cera é derretida antes do vazamento.

Cerâmica refratária que endurece com aquecimento

Aplicações típicas: Estruturais para a indústria aeronáutica, peças para motores de avião,sistema de combustão de aviões, instrumentos de controle de aviões, equipamentoaeroespacial, processamento de dados, motores elétricos, equipamento eletrônico decomunicação, armamentos de pequeno porte, máquinas operatrizes, equipamentosmédicos e odontológicos, equipamento ótico, equipamentos para indústria têxtil e jóias.Metais: ligas de alumínio, cobre, níquel, cobalto, titânio, aços-carbono, aços inoxidáveis eaços ferramentas.

Page 57: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO DE PRECISÃO

Modelos de cera são obtidos pelo vazamentoou injeção de cera fundida em moldesmetálicos.A cera é uma mistura de cera de abelha,carnaúba, parafina, breu, antioxidantes,termoplásticos, plastificantes e tinturas.O vazamento ou injeção – temperatura 43 a77°C em moldes de liga Zn, Latão, bronze, aço eborracha.

Os modelos de cera da peça são montados no canal devazamento também feito de cera – A montagem dosmodelos no canal é feito através do processo de soldagemcom uma espátula aquecida que derrete ambas assuperfícies. Denominada como árvore.

Page 58: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO DE PRECISÃO

A arvore é mergulhada numa suspensãocerâmica (pós cerâmicos, sílica coloidal, silicatode etila, etc).Recebe uma pulverização de partículas dematerial cerâmico refratário ( zirconita,alumino-silicatos, alumina) que aderem àsuperfície da árvore.

Várias camadas de suspensão cerâmicas seguida depulverização com material refratário ( de 6 a 9 camadas),com intervalos de 24horas – Espessura de 5 a 8 mm.

Page 59: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

FUNDIÇÃO DE PRECISÃO

A arvore, feita de cera, é derretida emautoclave, deixando assim o molde cerâmicocom uma cavidade.O molde cerâmico é sinterizado à temperaturade 1.100°C para adquirir resistência mecânica eestabilidade térmica.

Metal fundido vazado no molde;Após a solidificação do metal, as peças fundidas sãodesmoldadas pela quebra do molde.

Page 60: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO

Vantagens

Produção em massa de peças com formas complexas.Reprodução de detalhes precisos, cantos vivos, paredes finas com maior precisão dimensional e superfícies lisas; Qualquer metal ou liga – molde com alta temperatura de fusão.Peças acabadas, necessitando de pouca usinagem ou nenhuma.Permite rigoroso controle do tamanho de grão, solidificação direcional, que resulta em controle mais preciso das propriedades mecânicas.O processo pode adotar fusão sob atmosfera protetora ou sob vácuo.

Desvantagens

Devido à baixa taxa de solidificação, ocorre crescimentode grão em peças que possuem grandes seções,limitando a tenacidade e a resistência à fadiga.As dimensões e o pesão são limitados – resistênciamecânica do modelo de cera que limita a suamanipulação – máximo de 5kg.

FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO

Page 61: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO FUNDIÇÃO POR SPRAY

O processo de conformação por spray, também denominado de fundição por spray ou deposição por spray.

O processo acontececom a atomização deum fluxo de metallíquido por meio dainjeção um gás inerteà alta pressão, quepassa pelo bocalatomizador e as gotasde metal atomizadosão depositadas sobreum substrato.

Page 62: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO FUNDIÇÃO POR SPRAY

Ligas depositadas

Exibem fases com solubilidade sólida extendidaOu metaestáveis, incluindo amorfa.Estrutura refinada devido a alta taxa de resfriamento.

Peças de até 1 tonelada e com uma alta velocidade deprodução.

Solidificação rápida (microestrutura refinada,minimização de macro e microsegragação).

Ligas de: Al, Pb, Cu, Mg, Ni, Ti, Co e aços

Aplicação: Camisa de pistão em ligas de Al-Si, tubos deaços inoxidáveis, ligas de Cobre, Ligas de alta resistência(Cu-Mn-Ni).

Page 63: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO TIXOFUNDIÇÃO

Tixofundição é uma variante da fundição sob pressão onde o metal é conformado noestado semissólido.

Matéria prima é aquecida, decomposição hipoeutética, até a oponto de fusão da ligaResfria-se até uma temperaturadentro da zona pastosa (comduas fases – sólida e líquida)Agitação para quebrar os braçosdendríticos da fase sólidatornando globular.

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO TIXOFUNDIÇÃO

Após a solidificação, a matéria primapossui uma estrutura de fase primáriaem forma equiaxial homogeneamentedistribuída, similar a estrutura eutética.

Essa microestrutura confere à liga umcomportamento, quando parcialmenterefundida, de um fluido tixotrópico – aviscosidade decresce com a imposição detensões de cisalhamento).Depois é reaquecida até a fusão parcial,injetá-la em matriz num processo defundição por pressão.

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO TIXOFUNDIÇÃO

Estado semissólido

Baixa viscosidade

Ótimo preenchimento da cavidade sem turbulência

Maior grau de homogeneidade

Inexistência da Macrossegregação

Contração menor

Propriedades mecânicas melhores

Ligas de alumínio

Indústria automobilística (peças até 9 kg).Cilindro mestre de freio;Carcaça de ar condicionado;Componentes do sistema de suspensão e do motor.

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO FUNDIÇÃO EM MOLDE CHEIO

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO FUNDIÇÃO EM MOLDE CHEIO

Fundição de espuma perdida ou fundição de modelo evaporativo.

Molde de areia sem aglomerante

Modelo para cada fundição.Modelo evaporável.

Poliestireno expandido

Várias peças em uma operação

Massalotes e canais de alimentação

Banho de uma suspensão aquosa

Evita que a areia se misture com o metal líquido.

Recipiente – areia secaO conjunto é vibrado para

compactação

Metal fundido e vazado

O modelo vaporiza em contato com o metal liquido

A velocidade de enchimento do molde depende velocidade de

degradação do modelo.

Após a solidificação o recipiente é tombado e a areia retirada

Fundido pronto – quebra-se os massalotes e canais de

alimentação

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO VIDEOS

https://www.youtube.com/watch?v=RNaY7YqdPM0

https://www.youtube.com/watch?v=Ofk9DrmDus4

FUNDIÇÃO - AREIA

FUNDIÇÃO – SHELL MOLDING

https://www.youtube.com/watch?v=Xar5r9Jm04g

https://www.youtube.com/watch?v=Ul00-KoC1Oc

https://www.youtube.com/watch?v=NR2m3z7JFLU&list=PLFC9A1F1B83819AD4

FUNDIÇÃO – GRAVIDADE – MATRIZ (COQUILHA)

https://www.youtube.com/watch?v=kQ5WZZ8vrVI

https://www.youtube.com/watch?v=rPzDC71lWQk

https://www.youtube.com/watch?v=BpgxERtKXlA

https://www.youtube.com/watch?v=4FLWYwframg

https://www.youtube.com/watch?v=vZIK1uTsu9w

Page 69: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO VIDEOS

https://www.youtube.com/watch?v=KQ4W9AhJqzE

FUNDIÇÃO – CENTRIFUGAÇÃO HORIZONTAL

FUNDIÇÃO – CENTRIFUGAÇÃO VERTICAL

https://www.youtube.com/watch?v=rTcq39TOEjs

https://www.youtube.com/watch?v=OSNft6xyurc

https://www.youtube.com/watch?v=hcqXkPYbQsE

FUNDIÇÃO – SOB PRESSÃO

https://www.youtube.com/watch?v=xGrgx7J1IEI

https://www.youtube.com/watch?v=KI9_LqnTYos

https://www.youtube.com/watch?v=cPKsI8tT1Qg

https://www.youtube.com/watch?v=zQvDk46f3cc

FUNDIÇÃO – CERA PERDIDA

https://www.youtube.com/watch?v=WmQCbo23yG8

https://www.youtube.com/watch?v=FAh5DTebL5k

Page 70: FUNDIÇÃO

PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO VIDEOS

https://www.youtube.com/watch?v=sF4q4uhLtk4

https://www.youtube.com/watch?v=lNv_-jSUzjk

https://www.youtube.com/watch?v=ldP1sQnjWcc

https://www.youtube.com/watch?v=Ihwboo9Ci2E

FUNDIÇÃO – POR SPRAY

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PROCESSOS METALÚRGICOS DE FABRICAÇÃO ENADE

No contexto do processo de fundição sob pressão, considere as afirmações a seguir.

I - O molde utilizado nesse processo geralmente é constituído de duas partes, que sãohermeticamente fechadas no momento do vazamento do metal líquido. Ele pode serutilizado frio ou aquecido à temperatura do metal líquido, o que exige materiais quesuportem essas temperaturas.II - O metal é bombeado na cavidade do molde e a sua quantidade deve ser tal que nãosó preencha inteiramente essa cavidade, como também os canais localizados emdeterminados pontos para evasão do ar. Esses canais servem também para garantir opreenchimento completo das cavidades do molde, sendo, simultaneamente, produzidaalguma rebarba .III - Devido à pressão e à conseqüente alta velocidade de enchimento da cavidade domolde, o processo possibilita a fabricação de peças de formas pouco complexas e deparedes mais espessas do que permitem os processos de gravidade.

Estão corretas as afirmações

(A) I, apenas. (B) I e II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.