Fundicao Solidificacao Aula II[1]

Introdução

Sorocaba, 03 de Novembro de 2003.

1. Trabalho em duplas; Descreva pesquisando na internet a seguinte questão do que foi explicado até agora, o que

entendi? Apresentar sintetizado em transparência ou power point.

2. Buscar em seu local de trabalho qual o tipo de processo que usa-se explorando na internet e em livros tal processo.

3. Buscar em seu local de trabalho melhorias que se podem fazer no processo de fundição utilizado ou que possa vir a ser

utilizado, este assunto pode vir a tornar-se um projeto a ser orientado neste e no próximo semestre.

4. Atenciosamente Júlio césar Bauly

[email protected] ou [email protected]

CURSO

DE INTRODUÇÃO A TECNOLOGIA DA

FUNDIÇÃO

Contração de Volume

Durante a solidificação de um metal e o seu resfriamento até a

temperatura ambiente, 3 contrações devem ser consideradas:

Contração Líquida: =variação de volume decorrente da

contração do metal líquido, pela queda de sua temperatura até

o início da solidificação.

Contração de solidificação:=variação de volume decorrente

da mudança de estado líquido para o sólido;

Contração sólida:=variação de volume decorrente da

contração de metal sólido, desde a temperatura de fim de

solidificação até a temperatura ambiente. As modelações

consideram a contração sólida expressa linearmente.

Introdução

Estas contrações dão origem a uma heterogeneidade

conhecida por vazio ou chupagem (ver figura 9) e também

podem causar aparecimento de trincas a quente ou tensões

residuais.Inicialmente, tem-se o metal inteiramente no estado

líquido (a), a solidificação tem início na periferia, onde a

temperatura é mais baixa e caminha em direção ao centro(b),

até o fim da solidificação (c) chegando a contração da peça(d).

DefiniçãoMeios para se contrabalancear as conseqüências das

contrações

As trincas a quente podem ser eliminadas por um projeto

adequado das peças.

As tensões residuais poderão ser diminuídas por um adequado

projeto de peça e por uma técnica adequada de moldagem.

Sua completa eliminação exige os tratamentos térmicos

para alívio de tensões.

Os vazios, chupagem ou rechupes podem ser eliminados pela

utilização de massalotes,alimentador,cabeça quente ou

montantes, que tem por finalidade alimentar as retrações

que se verificam na peça de maneira que ela seja obtida

cheia, ou isenta de vazios que deverão se locallizar

exclusivamente nos massalotes ( ver figura 10).

Outro mecanismo chama-se solidificação direcionalsolidificação direcional =aplica-se forçadamente a

um sistema líquido, em início de solidificação=diversos recursos=solidificação

progrida num certo sentido=última porção a se solidificar =tempo suficiente

para alimentar completamente as retrações “líquidas” e de

“solidificação”=última porção a solidificar-se=massalote=concentrar os

“vazios”=posteriormente separado por corte da peça principal (ver figura 11).

Massalote=requisitos mais importantes:

Deve ser a última forma a se solidificar;

O volume do massalote deve ser suficiente para contrações

do metal;

Deve abranger completamente o setor da peça que requer

alimentação.

Concentração de Impurezas

Algumas ligas metálicas contém impurezas

normais,=comportam de modo diferente=conforme a liga

esteja no estado líquido ou sólido.

Quando no estado líquido=impurezas totalmente dissolvidas no

líquido=um todo homogêneo.

Ao solidificar-se, entretanto, algumas das impurezas são

menos solúveis no estado sólido: P e S ( em ligas ferro-

carbono), por exemplo. Assim sendo a medida que a liga

solidifica-se, esses elementos vão acompanhando o metal

líquido remanescente, indo acumular-se,pois, na última

parte sólida formada, a qual normalmente acontece no

centro/interior da peça.

Desprendimento de Gases.

Fenômeno que ocorre=ligas ferro-carbono; oxigênio

dissolvido no metal líquido combina com o carbono

dessas ligas=gases CO e CO2=escapam facilmente á

atmosfera=enquanto a liga estiver no estado líquido.

Á medida, entretanto, que a viscosidade da massa líquida

diminui devido a queda de temperatura= mais difícil a fuga

desses gases, os quais acabam ficando retidos nas

proximidades da superfície das peças, na forma de bolhas.

Em fundição as bolhas devem ser evitadas=adicionando-se ao

metal líquido desoxidantes( alumínio, ferro silício,cálcio,

silício, outros), os quais reagem preferencialmente com o

oxigênio dissolvido no metal líquido, formando-se óxidos

sólidos (SiO2, Al2O3, MnO) que sobrenadam para a

escória, conseqüentemente impedindo que o oxigênio

reaja com o carbono formando gases Coe CO2.

Outros gases que podem libertar-se na solidificação do aço

são o hidrogênio e o nitrogênio, que também se

encontram dissolvidos no metal líquido, e podem se tornar

prejudiciais a peça.

Além de haver a possibilidade de aprisionamento inadvertido

de gases durante a solidificação, a diferença de

solubilidade dos gases nos metais líquidos ( ou sólidos)

pode resultar grandes dificuldades.

A menos que o gás seja removido antes da solidificação, a

grande diferença de solubilidade no líquido e no sólido

pode produzir a evolução do gás ( ver figura 12).

Canais de Moldagem

Existem vários tipos=podem ser identificados na fundição em

areia, ou em outro processo qualquer, cada qual com sua

função específica (ver figura 13). O sistema de canais

deve introduzir o metal com pouca turbulência, regular a

velocidade de entrada, garantir o enchimento completo e

promover o gradiente de temperatura

1. Bacia/Funil de Vazamento: Tem por função receber o impacto do jato líquido e encaminhá-lo para o canal de descida;

2. Canal de descida: é o conduto intermediário entre a bacia de vazamento e a bacia de impacto;

3. Bacia de Impacto: Tem por função receber o impacto do metal originário do canal de descida, impedindo uma erosão prematura do molde;

4. Canal de Distribuição: Sua finalidade é promover a distribuição do metal desde o canal de descida, até os canais de ataque;

5. Canal de espuma/Auxiliar: Neste canal pode ocorrer a retenção das impurezas mais leves contidas no metal ( areia,escória,óxidos superficiais);

6. Canal de ataque/Entrada: Sua função é encaminhar o metal líquido para a cavidade principal do molde onde se encontra o negativo da peça. Pode haver um único canal de ataque ou vários( normalmente apresentam área reduzida para reter a escória);

7. Canal de Subida/Ventilação: a principal função é dar escape aos gases da cavidade do molde, a medida que ela vai sendo preenchida pelo metal líquido;

Resfriadores

São formas metálicas, colocadas nos moldes para acelerar a velocidade de resfriamento da peça, impedindo assim que ocorra rechupes em determinadas secções da peça. ( ver Figura 14)

Luvas Exotérmicas

São peças normalmente cilíndricas colocadas no revestimento

dos massalotes nos moldes com a finalidade de manter

líquido durante quase todo o período de solidificação da

peça. Assim o “massalote residual” tem o topo praticamente

plano, pois o metal líquido vai preenchendo os vazios

referentes a contração do metal.

Etapas e atividades do processo de Fundição

O processo de fundição pode ser dividido entre as seguintes

etapas:

1. Com base no projeto do produto são calculados as

porcentagens de retração da peça fundida;

2. Desenvolvimento dos cálculos; de canais, montantes,

utilização de resfriadores e de cálculo de tempo de

solidificação;

3. Traçagem do desenho em escala natural;


• Escolha do processo de fundição, e consequentemente do

tipo de modelo e do material para confeccioná-lo, em função

do número de peças a serem produzidas;

• Especificação do tipo e características da mistura de areia a

ser utilizada na moldação;

• Modelagem da peça e produção do molde e machos ( se

necessário);

• Vazamento do molde com o material fundido;


8. Desmoldagem, após a solidificação retira a peça fundida do molde, que

posteriormente é levada ao vibrador ( SHAKE OUT) para eliminar as

areias grudadas na superfície da peça;

9. Corte de canais e montantes, rebarbação e acabamento, desbaste

com : jateamento ( areia ou esferas), esmerilhamentos etc;

10. Aplicação de tratamento térmico, soldagem e tratamento térmico

posterior, quando necessário;

11. Controle de qualidade visual, dimensional, ensaios destrutivos ( tração,

dureza,impacto, dobramento), ou não destrutivos ( líquido penetrante,

ultra som, raio x, partículas magnéticas), quando aplicado;

12. Embalagem e expedição.

Projetos de Fundição

Os projetistas trabalham =orientados pela teoria, modificada

pela experiência prática.

Observações que podem ser aplicadas:

Tipo de modelo adequado ao formato da peça e à

quantidade pedida;

Dimensionamento da placa-modelo, quando for o caso;

Escolha dos materiais a serem utilizados na construção

do modelo;

Indicações de materiais auxiliares necessários à

construção do modelo;



Divisões do modelo;

Escolha dos machos a utilizar e suas respectivas

marcações;

Detalhes de partes soltas do modelo;

Considerações sobre a estrutura do modelo, das caixas

de machos e do molde;

Contrações a considerar, de acordo com o metal em que

será fundida a peça e as diversas seções da mesma;



Tolerâncias dimensionais a serem respeitadas;

Solicitação de deformações, visando melhor alimentação

ou eliminação de defeitos prováveis;

Determinação de sobre-metais de usinagem;

Nervuras e reforços à estrutura do modelo e/ou da peça;

Determinação do ângulo de saída;

Espessura mínima de paredes compatíveis com o

material;



Localização da alimentação;

Dimensionamento de canais e montantes;

Uso e cálculo de coquilhas e resfriadores internos e externos;

Cálculo de materiais exotérmicos, auxiliares e alimentação;

Eliminação de pontos quentes, cantos vivos internos, saliências exageradas, etc;

Localização de respiros;

Cálculo do rendimento da peça ( relação de peso líquido ao peso bruto).


Não foi considerado nesta lista os itens mais a fins à

engenharia de produto que ao projetista tais como:

especificação do material, características físicas e químicas,

temperatura de vazamento, tipo de areia a utilizar na

moldação, etc.Apesar de que estas indicações em algumas

fundições fazem parte do projeto de fundição e chegam a

serem detalhadas no próprio desenho (projeto).

Modelos de Fundição

Um modelo é uma peça de formato semelhante a peça que se

deseja obter ao redor da qual é compactado o material da

moldação, dando a forma à cavidade do molde que

receberá o metal fundido.


O modelo=desenho da peça fundida, acrescentando-se:

O material necessário para compensar a contração do metal

líquido durante a solidificação;

O sobremetal necessário nas superfícies que serão

usinadas, posteriormente na peça;

Uma tolerância nas paredes verticais, chamada ângulo de

saída, para facilitar a retirada do modelo do molde de areia;

Em alguns casos, o modelo apresentará saliências,

chamadas marcações de machos, para suportar os machos

usados para produzir formas, tais como cavidades internas,

que não podem ser obtidas diretamente do modelo;


O modelo=desenho da peça fundida, acrescentando-se:

Nervuras, como reforços estruturais, quando for necessário;

Às vezes é incorporado ao modelo o sistema de alimentação ( canais e

montantes).

Os machos de areia são feitos em caixas de machos ( modelos negativos),

com considerações similares às dos modelos.

Propriedades

Resistência adequada ao processo escolhido;

Custo reduzido para a qualidade exigida;

Exatidão, no sentido de atender as exigências do desenho e de projeto;

Apresentar os requerimentos necessários para facilitar a moldação;

Permitir reduzir ao mínimo as operações de acabamento da peça

fundida;

Escolha do Tipo de Modelos de Fundição

Entre as razões a considerar, devemos lembrar as seguintes:

A quantidade de peças a produzir;

A fidelidade ( tolerância dimensional ) de reprodução exigida;

O tamanho e formato da peça a ser fundida;

O equipamento de moldação disponível;

Após verificar as propriedades e considerações requeridas pelos modelos, escolheremos o tipo de material mais apropriado para sua fabricação:

Madeira: é o mais utilizado, apresenta boa durabilidade, deve ser isento de umidade para se evitar o empenamento ( cedro,imbuia,peroba,pinho,mogno,etc);

Escolha do Tipo de Modelos de Fundição

Metálico: não empenam, possuem resistência ao desgaste, utilizado para moldação de grande número de peças;

Isopor: utilizado uma única vez;

Gesso: quebradiço;

Plástico: pouco utilizado;

Cera:recuperável;

Classificação dos Modelos

Modelo solto mono-bloco: tipo mais simples,mais fácil de moldar=superfície plana =serve para fazer linha divisória do molde ( figura 15);

Modelo solto bipartido: as duas partes podem ser ou não iguais, superfície que os separa=linha divisória do molde; alinhamento obtido por meio e duas ou mais cavilhas ( figura 16);


Modelo solto mono-bloco:figura 15

Modelo solto bipartido: figura 16


Modelo solto múltiplo: Seu uso restrito a peças de desenho mais complicado. A multiplicidade de peças soltas formando o modelo pode ser provocada pela necessidade de dividir o corpo em diferentes setores( figura 17);

Modelo com suplementos:Modelo solto utilizado =peça com saliência lateral, que impossibilita sua extração;=colocação de um suplemento solto, fixado por um pino removível-figura 18


Chapelona: Consiste num gabarito feito com uma plancha de madeira=utilizada em grandes peças redondas sem exigências de tolerâncias dimensionais( figura 19);


Placa Modelo: O modelo emplacado consiste na colocação de um modelo, numa placa, visando uma maior produtividade=máquina de moldar ou uma maior precisão da moldação( figura 20)=3 tipos

Monobloco: modelo colocado em uma das suas faces;

Bipartido: é colocado uma metade de cada lado da placa;

Bipartidos: também é colocado cada metade, só que em placas diferentes;

Divisão dos Modelos

As linhas divisórias do modelo devem ser feitas no mesmo nível, sempre que possível-ver figura 21b-, pois linha divisória em mais de um nível faz com que a peça torne-se mais difícil de fundir –ver figura 21a-

Machos de Fundição

Macho=de areia=confecciona cavidades nas peças fundidas=orifícios; função contrária ao do molde=uma seção cheia onde o metal não penetra=uma vez fundida a peça =vazio naquele ponto.

Assim o modelo deve prever partes salientes que permitam a colocação dos machos no molde.

Propriedades dos machos de fundição

Permeabilidade: deixar escapar vapores e gases pelo metal líquido em contato com o molde;

Refratariedade: Suportar altas temperaturas do metal líquido;

Resistência a verde:capacidade do macho em receber forma.

Resistência a seco: Não mudar de medida quando em contato com o metal;

Colapsibilidade: diminuir de tamanho a medida que a peça for se solidificando e contraindo;

Friabilidade: capacidade de despedaçar facilmente;

Gerar o mínimo de gases possível.

Contração do Metal na Solidificação

Modelos confeccionados em dimensões maiores que a peça.

Ligas Fundidas Dimensão do modelo ( cm) Contração aproximada mm/cm

Ferro Fundido Cinzento Até 60 0,1

De 63,5 a 120 0,08

Acima de 120 0,07

Aço Fundido Até 60 0,2 De 63,5 a 183 0,15

Acima de 183 0,13

Ferro Maleável - 0,01 a 0,10 dependendo da espessura da secção

Alumínio Até 120 0,13

De 124 a 183 0,12 Acima de 183 0,10

Magnésio Até 48 0,28 Acima de 48 0,13

Latão - 0,15

Bronze - 0,1 a 0,2

Documents

Fundicao Solidificacao Aula II[1]