Disciplina: Projeto de Ferramentais I

Transcrição

1 Aula 04: Processos de Fundição em Moldes Metálicos por Gravidade (Coquilhas) 01: Introdução - Características do processo - Etapas envolvidas. - Fatores econômicos e tecnológicos - Ligas empregadas 02: Coquilhas e Máquinas Coquilhadeiras - Coquilhas Manuais - Coquilhas movimentadas mecanicamente - Máquinas coquilhadeiras simples, de grande porte e com sistema de basculamento. 03: Projeto de Coquilhas - Requisitos principais. - Fatores a serem considerados - Materiais para os moldes. - Aspectos construtivos dos moldes. - Revestimento dos moldes. - Temperaturas das coquilhas

2 Fundição em Moldes Metálicos Permanentes por Gravidade. Processo que utiliza o vazamento do metal líquido por gravidade em molde metálico de duas ou mais partes Usado repetidamente para a produção de muitas peças. Os moldes utilizados são denominados Coquilhas As Coquilhas podem ser movimentadas manualmente (quando de pequeno porte) ou mecanicamente usando-se Máquinas Coquilhadeiras.

3 ETAPAS ENVOLVIDAS NO PROCESSO: 1. O molde é pintado com pincel ou spray nas superfícies que entrarão em contato com o metal líquido (aquecidas a temperaturas na faixa de C). 2. Machos, se usados, são inseridos, e o molde é fechado manual ou mecanicamente. 3. Vazamento da liga e enchimento do molde. 4. Após solidificação da peça: abertura do molde e extração dos machos 5. Remoção dos canais e massalotes e operações de acabamento das peças.

4 Características das peças obtidas: Melhor Acabamento Superficial. Maior Precisão Dimensional. Estrutura com grão mais finos em comparação com as peças fundidas em areia. Propriedades Mecânicas Superiores.

5 Molde = Coquilha : pode produzir de até peças Fatores que influenciam na vida útil de uma coquilha: liga utilizada tamanho e complexidade da peça material usado na sua fabricação revestimento aplicado

6 Fatores Econômicos Processo que envolve um alto custo inicial. Máquina Coquilhadeira + Moldes No caso da necessidade de utilização de Machos: Desejável e mais econômico o uso de machos de aço para formar as cavidades das peças. Quando a peça possui detalhes e reentrâncias que não permitem a extração dos machos metálicos, se faz necessário o uso de machos de areia. Molde Semi-Permanente

7 Fatores Econômicos Em que situações se justifica a utilização do processo? Quantidade de peças a produzir é alta (entre 400 a 5000 unidades) Altas produções. Mão de obra menos especializada. Redução no peso da peça. Redução na usinagem Melhor acabamento.

8 Fatores Tecnológicos: Normalmente são produzidas peças entre 10 e 50Kg. Peças grandes e complexas dificultam o manejo do molde e necessitam grande número de machos. Opção pela utilização de Moldes de Areia. Peso Máximo por Liga Ligas de Alumínio = 14Kg Ligas de Cobre = 10 Kg Ligas de Ferro = 50 Kg

9 Moldes Coquilhas Coquilha Manual confeccionado com blocos simples para peças finas

10 Moldes Coquilhas Coquilha Manual deslizante sobre placa base para peças mais espessas

11 Máquinas Coquilhadeiras Coquilhadeira Automática com acionamento hidraúlico

12 Máquina Coquilhadeira

13 Máquina Coquilhadeira de Grande Porte

14 Máquina Coquilhadeira com Sistema de Basculamento

15 Regras Gerais de Projeto das Peças: Desenho da peça não deve ser complexo. Seções devem ser uniformes. Evitar cantos vivos. Evitar machos (metálicos ou de areia). Espessura mínima em torno de 3mm. Usar nervuras para evitar paredes pesadas.

16 Projeto dos Moldes: Requisito Principal: o molde deve extrair calor do metal líquido a um determinada velocidade. Princípios Básicos Aplicados: Necessidade de resfriamento com água Controle da direção do fluxo de calor uso de materiais e recobrimentos com diferentes capacidades de extração do calor.

17 Requisitos Principais dos Moldes: Devem resistir aos esforços de manuseio e apresentar a maior vida útil possível Utilização de materiais resistentes e cuidados na fabricação. Devem extrair calor do metal líquido a uma determinada velocidade Necessidade de sistemas de resfriamento.

18 Projeto do Molde Fatores a serem considerados: Vida útil relativamente longa Precisão dimensional da cavidade Necessidade de altas velocidades de produção

19 Aspectos do projetos dos moldes relacionados com suas funções metalúrgicas e de engenharia - Sistema de canais de enchimento - Sistema de alimentação (massalotes) - Detalhamento dos aspectos operacionais

20 Fatores importantes no projeto de moldes para processos intermitentes: Temperaturas máxima e mínima da face do molde durante o ciclo Magnitude dos gradientes de temperatura através das paredes dos moldes Freqüência de repetição do ciclo de produção

21 Consequências do aquecimento e das variações de temperaturas: - Diferentes expansões em função da formação de gradientes de temperaturas Empenamentos ou fissuras nas faces devido Fadiga Térmica - Variações microestruturais em função de aquecimentos prolongados ou reações químicas

22 Objetivos do controle de temperatura do molde: Garantir uma utilização segura retirada da umidade Obter fundidos com superfícies lisas temperaturas ótimas C Promover direção e velocidades de solidificação ótimas Obter uma vida útil mais longa

23 Materiais para Moldes: Fatores determinantes da escolha do material: Tipo de liga a ser vazada. Quantidade de peças a serem produzidas. Condições operacionais. Materiais Utilizados Ferro Fundido Aço H13 Temperado Cobre - Cromo

24 Recomendação de Materiais para Coquilhas segundo a AFS Tamanho da Peça Número de Vazamentos Pequena Menor que 25mm F o F o Cinzento F o F o Cinzento H11 F o F o Cinzento c/ insertos de H14 Médias e Grandes até 900mm F o F o Cinzento F o F o Cinzento F o F o Cinzento H11, H13, H14

25 Propriedades Importantes em Materiais para Coquilhas: Facilidade de Usinagem. Estabilidade Dimensional. Boa Difusividade Térmica. Resistência a trincas e fissuras por Fadiga Térmica

26 Ferramental para Fundição por Gravidade

27 Coquilha Basculante Sistema Tilt

28 Peça fundida em Coquilha Carter

29 Cilindro mestre Tabela de basketball Dois exemplos de peças fundidas em coquilha, ambas usando a liga 356 Al7Si0,3Mg

30 Revestimentos dos Moldes (Coquilhas) Composição Química: Silicato de Sódio: como ligante. Água: como solvente. Grafite coloidal, vermiculita, óxido de alumínio, argila e outros ingredientes. Aplicação: pistola na cavidade da peça e com pincel (base isolante para massalotes). Obs.: Quando a camada é espessa taxa de resfriamento lenta (ação isolante).

31 Revestimentos dos Moldes (Coquilhas) Sequência Operacional: Limpeza da cavidade por jateamento melhor aderência da tinta. Aquecimento do molde a C Aplicação de quantas camadas forem necessárias (em função do efeito de isolamento desejado). Obs.1: Uma aplicação bem feita pode ser usada continuamente por 24h dependendo do desenho da peça. Obs.2: Recomenda-se a remoção completa e a repintura do molde em vez da realização de reparos.

32 Principais Funções das Tintas para Coquilhas Controlar o gradiente de temperatura solidificação direcional ótima e peças isentas de rechupes. Controlar o fluxo de metal para assegurar que o metal atinja todas as partes da coquilha com a temperatura necessária a não ocorrência de juntas frias. Facilitar a extração da peça. Garantir um bom acabamento na peça. Garantir uma maior vida útil do molde (evita soldagem do metal no molde) Reduzir o choque térmico.

33 Meios para alterar o Resfriamento das Peças Situação Ideal garantir a solidificação direcional. Quando isto não é possível: Usar resfriadores de Cobre ou Aço Circulação de água. Uso de aquecimento localizado. Uso de tintas isolantes.

34 Temperatura da Coquilha Em fundição de Ligas de Alumínio C. Consequências de Temperaturas muito Altas: Maior formação de rebarbas. Menor produção. Redução nas propriedades mecânicas das peças. Maior tendência a rechupes. Menor vida útil do molde. Consequências de Temperaturas muito Baixas: Geração de solda fria nas peças. Redução na capacidade de alimentação

35 Variáveis que afetam a Temperatura da Coquilha Quantidade de metal vazado. Formato da peça. Espessura de parede da coquilha. Freqüência dos vazamentos. Tipo e espessura dos revestimentos (tintas).

36 Fatores que afetam a Temperatura de Vazamento Tamanho e forma da peça. Revestimento do molde. Sistema de resfriamento. Sistema de canais.