UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA - CORE ?· 3.6-Cálculo da Área do Canal de descida: ... Sem…

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  • UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

    CURSO DE PS-GRADUAO EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

    ESTUDO DA VIABILIDADE TCNICA DO PROCESSO MOLDE CHEIO PARA FUNDIES EM AREIA

    DISSERTAO SUBMETIDA UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA

    CATARINA PARA OBTENO DO GRAU DE

    MESTRE EM CINCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

    FRANCISCO GERMANO MARTINS

    FLORIANPOLIS, MAIO /2003

  • ii

    ESTUDO DA VIABILIDADE TCNICA DO PROCESSO MOLDE CHEIO PARA FUNDIES EM AREIA

    FRANCISCO GERMANO MARTINS

    ESTA DISSERTAO FOI JULGADA PARA OBTENO DO TTULO DE

    MESTRE EM ENGENHARIA E CINCIAS DOS MATERIAIS

    REA DE CONCENTRAO EMGENHARIA E CINCIAS DOS

    MATERIAIS, E APROVADA EM SUA FORMA FINAL PELO PROGRAMA DE

    PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MECNICA

    ____________________________________

    Prof. Carlos Augusto Silva de Oliveira, Dr.

    Orientador

    ____________________________________

    Prof. Alexandre Lago , Dr.

    Coordenador do curso

    BANCA EXAMINADORA:

    ___________________________________

    Prof. Pedro A. N. Bernardini, Dr. Eng.

    ____________________________________

    Profa. Ingeborg Khn Arroyo Dr. Eng.

    ________________________________________

    Prof. Carlos Enrique Nino Bohrquez, Dr. Eng.

  • iii

    A minha querida e amada esposa, Tere.

  • iv

    AGRADECIMENTOS

    A minha esposa Tere, pelo amor, dedicao e companheirismo essenciais

    para as minhas realizaes.

    Ao professor Carlos Augusto Silva de Oliveira, pela pacincia e orientao,

    que contriburam em muito para minha evoluo profissional

    principalmente pela sua amizade.

    A SOCIESC pelo apoio financeiro.

    Ao professor Pedro A. N. Bernardini, pela proposta inicial deste trabalho e

    por toda a confiana demonstrada na minha capacidade de realizao do

    mesmo.

    Ao professor Iber R. Duarte, pela contribuio na realizao prtica do

    trabalho, bem como consultas e orientaes

    Ao professor Dcio do Nascimento, pela contribuio indispensvel na

    preparao dos corpos de prova, consulta e orientaes.

    A TECNOCELL Ltda e a MINERAO NILSON Ltda pelas doaes

    realizadas.

    As minhas filhas Laura e Luiza pelo carinho e compreenso.

    Aos amigos da ETT, que de alguma maneira contriburam para a concluso

    deste trabalho.

  • v

    SUMRIO

    Lista de figuras ....................................................................................................................vii Lista de tabelas ..................................................................................................................... ix Lista de smbolos ................................................................................................................... x Captulo 1 .............................................................................................................................. 1 1- INTRODUO ................................................................................................................ 2 Captulo 2 .............................................................................................................................. 5 2-FUNDAMENTAO TERICA ..................................................................................... 6

    2.1- Processo Molde Cheio................................................................................................ 6 2.2- Histrico ..................................................................................................................... 7 2.3- Confeco dos modelos em poliestireno expansvel.................................................. 8

    2.3.1- Poliestireno expansvel (EPS).......................................................................9 2.3.2- Modelo em poliestireno expansvel (EPS)..................................................10 2.3.3- Mecanismo de gaseificao do poliestireno expansvel (EPS)...................11

    2.4-Sistema de canais de enchimento e alimentao....................................................... 13 2.4.1- Elementos do sistema de canais de enchimento..........................................13 2.4.2- Dimensionamento do sistema de canais......................................................18 2.4.3- Sistema de alimentao de peas ................................................................21

    2.5- Montagem do modelo e do sistema de enchimento ................................................. 23 2.6- Pintura dos modelos e do sistema de enchimento .................................................... 24

    2.6.1- Tintas refratrias para a fundio................................................................24 2.6.2- Tcnicas de aplicao das tintas..................................................................25

    2.7- Moldagem no processo Molde Cheio....................................................................... 25 2.8- Vazamento da pea .................................................................................................. 26 2.9- Desmoldagem/ Limpeza das peas .......................................................................... 27 2.10-Defeitos gerados pela degradao do modelo de poliestireno ................................ 27

    Captulo 3 ............................................................................................................................ 30 3- METODOLOGIA E PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL........................................ 31

    3.1- Metodologia ............................................................................................................. 31 3.2-Procedimento Experimental ...................................................................................... 35

    3.2.1- Anlises da cola para o processo Molde Cheio...........................................35 3.2.3 - Tintas..........................................................................................................37 3.2.4-Sistema de enchimento dos modelos de EPS...............................................39 3.2.5 -Areia............................................................................................................40 3.2.6- Moldagem ...................................................................................................41 3.2.7- Fuso da liga Al/Si ......................................................................................41 3.2.8- Desmoldagem e acabamento......................................................................42 3.2.9- Ensaios metalogrficos ...............................................................................42

    Captulo 4 ............................................................................................................................ 44 4-RESULTADOS E DISCUSSES ................................................................................... 45

    4.1- Avaliao da cola a quente....................................................................................... 45 4.2- Tintas de fundio .................................................................................................... 46

    4.2.1- Caracterizao das tintas.............................................................................46 4.2.2- Espessura de camada de tinta em funo do tempo de imerso..................48 4.2.3- Permeabilidade da camada de tinta versus tempo de enchimento ..............50

    4.3- Resultados das fuses............................................................................................... 53 4.4- Areia empregada ...................................................................................................... 62 4.5- Sistema de enchimento............................................................................................. 64

  • vi

    4.6- Anlises Metalogrficas ........................................................................................... 67 Captulo 5 ............................................................................................................................ 74 5-CONCLUSES................................................................................................................ 75 Captulo 6 ............................................................................................................................ 77 6-SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................................... 78 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ................................................................................ 80 Captulo 8 ............................................................................................................................ 83 ANEXO 1 ............................................................................................................................ 84

    1.1-Clculo do volume da pea ....................................................................................... 84 1.2-Clculo da massa (Peso) da semi-esfera: .................................................................. 84 1.3-Clculo da vazo gravimtrica: ................................................................................. 85 1.4-Clculo da vazo volumtrica: ...........