TM068 - Processos de Fabricação para a Produção.

Transcrição

1 TM068 - Processos de Fabricação para a Produção AULA I INTRODUÇÃO E FUNDIÇÃO AREIA VERDE izabel.zattar@ufpr.br

2 Definição o Fabricar é o ato de transformar matérias-primas em produtos acabados, por uma variedade de processos, AGREGANDO VALOR.

3 Classificação

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7 FUNDIÇÃO... ESTUDAR PARA QUÊ

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10 De 3 até 15 mil peças...

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12 Processo de Fundição É um dos processos de fabricação em que o material de partida é um liquido ou está em uma condição altamente plástica, e uma peça é criada a partir da solidificação do material. Consiste essencialmente em encher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada.

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14 O processo de fundição inclui a fundição de lingotes e fundição de peças.

15 A matéria-prima metálica para a produção de peças fundidas é constituída pelas ligas metálicas ferrosas (ligas de ferro e carbono) e não-ferrosas (ligas de cobre, alumínio, zinco e magnésio, entre outras).

16 É chamado de processo de fabricação inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas (near net shape), com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade, porém nem sempre com o padrão de qualidade e tolerância finais, sendo necessários processos subsequentes.

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22 8.000 a.c. idade do cobre A jornada da metalurgia começou com a descoberta do cobre na Anatólia (atual Turquia). Mas nos primórdios o processo de fundição ainda não existia. A teoria mais aceita é a de que, por acidente, um minério de cobre tenha caído nas brasas de uma fornalha, assim houve o derretimento e o posterior endurecimento do material numa forma diferente. FUNDIÇÃO: O minério era aquecido a temperaturas entre 650 e 700 C para a extração do cobre puro. Os artesãos faziam a fundição dentro de recipientes de pedra em fornalhas a céu aberto buracos no solo revestidos com pedras MOLDES E ACABAMENTO: Vertia-se o cobre derretido em moldes talhados na própria rocha de onde haviam sido retiradas as peças de pedra. Os objetos eram moldados ainda sob o calor de fogueiras. O acabamento era feito por meio da fricção de pedras de superfícies variadas. (Norte do Iraque foi encontrado um colar de cobre de a.c.)

23 5.000 a a.c. idade do bronze O bronze liga de cobre e arsênio ou de cobre e estanho foi inicialmente produzido na região da Mesopotâmia (atual Oriente Médio). Acredita-se que sua descoberta tenha sido acidental: quando ferreiros lançaram ao fogo um minério de cobre que, possuía arsênio ou estanho em sua composição. A presença desses compostos aumentou a durabilidade do cobre, fazendo do bronze um metal muito mais duro e resistente. A introdução do bronze surtiu tal efeito no mundo que é o marco definitivo para o fim da Idade da Pedra. FUNDIÇÃO: Fornos mais elaborados, com paredes de pedra, permitiam atingir temperaturas de até ºC. MOLDES E ACABAMENTO: O bronze líquido era colocado em moldes de pedra, já no formato do objeto desejado. Após o endurecimento do material, os artesãos batiam nos recipientes de pedra para retirar as peças. No caso de objetos mais complexos, eram usados vários moldes em conjunto.

24 1600 a.c a.c.

25 1700 a.c. e 1100 a.c. Idade do Ferro A produção do ferro começou na região da Anatólia (a mesma do cobre). Sua descoberta também é um mistério. Uma hipótese é a de que, involuntariamente, rochas com minério de ferro tenham sido colocadas em fornos para auxiliar no derretimento de outros metais, deixando pedaços de ferro derretido como resquício.. FUNDIÇÃO: O minério de ferro era colocado junto com carvão numa forja. Mas, como as forjas não atingiam o ponto suficiente para fundir o ferro (1530 ºC), obtinha-se um material cheio de impurezas. Então, o ferreiro trabalhava sobre esse material, variando a temperatura, até obter um metal de qualidade. MOLDES E ACABAMENTO: Os objetos já ganhavam forma quase definitiva durante o processo de fundição. No acabamento, as irregularidades eram corrigidas e, com o polimento, garantia-se o brilho das peças.

26 Iron Age Celtic Enamelled Bronze Dragonesque Brooch 1st century a.c.

27 Gundestrup Cauldron dating to around year 1 a.c. from Denmark (but possibly originally made in northern France)

28 Processo de fundição cera perdida - Objetos artísticos de paredes finas Processo de fundição cera perdida - Objetos artísticos de paredes finas. Tut-Ankh-Amun (1333 a.c a.c.), China from Han Dynasty tombs (209 a.c. 9 d.c.)

29 Benevenuto Cellini ( ), em 1540 fundiu em bronze, 3,5 t, a estátua Perseu e a Cabeça de Medusa utilizando o processo de cera perdida

30 The earliest known text that describes the investment casting process (Schedula Diversarum Artium) was written around year 1100 by Theophilus Presbyter, a monk who described various manufacturing processes

31 Processo de fundição em aço data de 1740 e é atribuído ao inglês Benjamin Huntsman. No Brasil, a primeira casa de fundição surgiu por volta de 1580, em São Paulo, e era destinada à fundição do ouro extraído das minas do Jaraguá e arredores.

32 Leia o texto Linha do tempo da fundição disponível no site da disciplina.

33 Leia o texto Como é feita uma estátua de bronze disponível no site da disciplina.

34 Fundição vantagens É possível produzir peças com poucas gramas de peso (e com espessura de apenas alguns milímetros), até peças com peso superior a 100 toneladas. As peças fundidas só apresentam restrições dimensionais devido às limitações dos equipamentos de cada indústria ou processo produtivo.

35 O processo de fundição permite um alto grau de automatização, portanto, é possível produzir com velocidade e em grande quantidade.

36 As peças fundidas podem ser produzidas dentro de variados padrões de acabamento (mais ásperos ou mais lisos) e com tolerâncias dimensionais variadas (as mais precisas em torno de 0,12 mm), em função do processo adotado. Por causa disto, há uma grande economia em operações de acabamento.

37 Classificação dos Processos de Fundição pelo Tipo de Molde Molde Aberto Fechado Permanente Descartável Permanente Descartável

38 Fundição com molde de areia (descartável)

39 Principais elementos em um molde de areia

40 Filme - Fundição areia molde bi-partido 1

41 Filme - Fundição areia molde bi-partido 2

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45 Características necessárias para um molde de areia Plasticidade Resistência a esforços (extração do modelo) Consistência Reproduzir e conservar a forma da cavidade após a extração do modelo Refratariedade Resistir às temperaturas elevadas às quais são submetidos Permeabilidade Permitir a saida do ar e de gases da cavidade do molde Colapsibilidade Devem ser facilmente destrutíveis após a solidificação das peças

46 Vantagens Sua principal vantagem é obter, de maneira econômica, peças de geometria complexa (materiais ferrosos ou não-ferrosos - aços, ferros fundidos, alumínio, cobre, zinco, magnésio e respectivas ligas). É o processo pelo qual se fabricam os lingotes. É a partir do lingote que se realizam os processos de conformação mecânica para a obtenção de chapas, placas, perfis, etc.

47 Desvantagens Os aços fundidos, por exemplo, podem apresentar elevadas tensões residuais, microporosidade, e variações de tamanho de grão. Tais fatores resultam em menor resistência e ductilidade, quando comparados aos aços obtidos por outros processos de fabricação como o forjamento. Um material dúctil é aquele que se deforma sob tensão de tração Ouro, cobre e alumínio são metais dúcteis. O oposto de dúctil é frágil, quando o material se rompe sem sofrer grande deformação.

48 Resíduos

49 Filme - How its Made Engine Blocks

50 Outros processos de fundição com moldes descartáveis (perecíveis) Shell molding (fundição em casca)** Poliestireno Expandido (espuma perdida ou espuma evaporável) Cera perdida) Fundição em molde de gesso ou cerâmico **alguns tipos

51 Assista BMW Engine Block Casting drzuji