FUNDIÇÃO. SMM0176 Engenharia de Fabricação Metalúrgica

Transcrição

1 FUNDIÇÃO SMM0176 Engenharia de Fabricação Metalúrgica

2 Rotas de Fabricação Metalúrgica SMM0176

3 Fundição Produção de peças pela solidificação de metal líquido em moldes Além de dar forma às peças determina as suas propriedades

4 Fundição Exemplo

5 Exemplo de produto fundido

6 Exemplo de produto fundido

7 Produção Brasileira

8 Produção Brasileira 83,0% 7,7% 9,2% 7,9% Aço bruto: ~ T jun 2013 Al primário: ~ T/mês

9 Pessoal Empregado

10 Produtividade

11 Microestrutura do Fundido FoFo nodular FoFo branco DEPENDE DAS CONDIÇÕES DE PROCESSAMENTO (tipo de molde, T inicial, impurezas, etc.)

12 Outro exemplo

13 Exemplo de aplicação do controle da solidificação Eixo do comando de válvulas

14 Exemplo de aplicação do controle da solidificação Eixo do comando em corte (Macrografia) FoFo branco FoFo cinzento

15 Solidificação

16 Nucleação Homogênea Super-resfriamento 1 Super-resfriamento 2 T

17 Raio Crítico

18 Raio crítico e Energia crítica Raio Crítico r c Nucleação Homogênea 2γ SLTf Homo r H T c f Nucleação Heterogênea Energia de ativação δf c 16πγ 3 2 H SL f T 2 f 2 T Homo f (θ ). δf c

19 Nucleação Heterogênea Filme tensão superficial f ( θ ) = (2 + cosθ )(1 cosθ ) 4 2

20 Nucleação Heterogênea

21 Molhamento

22 Taxa de Nucleação x Taxa de resfriamento T f I = C1 δf η exp kt c I T

23 Nucleação heterogênea (inoculação) Filme Exemplo

24 Segregação de Soluto

25 Super-resfriamento constitucional

26 Crescimento Celular

27 Crescimento Celular

28 Crescimento Dendrítico

29 Crescimento Dendrítico

30 Formação dos grãos No caso de crescimento dendrítico

31 Microporosidades de solidificação interdentrítica (zona pastosa)

32 Microporosidade de solidificação interdendrítica Aços ao carbono 25x 70x

33 Microporosidades de solidificação interdentrítica Aços ao carbono (WCB)

34 Microporosidades de solidificação interdentrítica Bronze fundido em coquilha

35 Microporosidades de solidificação interdentrítica Liga Al- 8%Si + 3,5%Cu

36 Microssegregação de gases e inclusões

37 Macrossegregação

38 Fluxo de calor e direção de crescimento

39 Convecção e formação de novos núcleos Filme

40 O Molde (partes básicas)

41 Contração na Solidificação

42 Rechupe e Massalote

43 Projetando Moldes (massalote) Módulo de Resfriamento Volume MR = Superfície Tempo de Solidificação TS = c. ( MR) n 1,5 < n < 2 Exemplos: Calcular p/ Esfera, Chapa, Cubo, Cilindro Como maximizar MR p/ Cilindro? Comparar

44 Projetando Moldes (massalotes, coquilhas e isolantes)

45 Projetando Moldes (posições)

46 Filme turbulência Projetando Moldes (canais)

47 Projetando Moldes (canais) A S = A I h h I S

48 Projetando Moldes (canais)

49 Projetando Moldes (canais)

50 Projetando Moldes (canais)

51 Projetando Moldes (canais)

52 Projetando Moldes (filtros)

53 Comparação de processos

54 Comparação de processos p/ ligas de Al Processo Capacidade Produção Tolerâncias Superfície Custo de Maquinário Molde cheio De 0,05 à 150 Kg ± 0,001 à 0,25 m ±0,0007/metro RMS $8000 a $ Cera Perdida 0,05 à 10 Kg ± 0,001 à 0,127m ±.0,0007/metro RMS $4000 a $40000 Fundição em Areia 0,03 à toneladas ± 0,007 à 1,5 m ±.0,0007/metro RMS $1000 a $10000 Injeção 0,05 à 10 Kg ± 0,0005/metro RMS $10000 a $ Molde Permanente 0,5 à 50 Kg ± 0,003 to 0,25 m ±.0,0005/metro RMS $12000 a $100000

55 Moldagem em Areia Caixa (areia verde ou cura a frio) Filme

56 Moldagem em Areia Caixa (areia verde ou cura a frio)

57 Moldagem em areia Compactação Automatizada (caixa)

58 Moldagem em Areia Automação (processo Disamatic)

59 Filmes Link 1 Link 2

60 Moldagem em Casca Shell Molding (cura a quente)

61 Moldagem em Casca Shell Molding (cura a quente)

62 Silicato de Sódio

63 Moldagem a vácuo

64 Molde cheio (lost-foam)

65 Molde cheio (lost-foam)

66 Molde cheio (lost-foam)

67 Molde Cerâmico

68 Cera perdida (Fundição de Precisão)

69 Cera perdida (Fundição de Precisão)

70 Cera Perdida (filme) Parte 1 Parte 2 Parte 3 Parte 4 Parte 5 Parte 6

71 Exemplo: Cera perdida Palheta de Turbina (Solid. Direcional)

72 Fundição em coquilha por gravidade

73 Fundição sob pressão

74 Fundição sob pressão

75 Fundição sob pressão (filmes) Link Filme 1 Link Filme 2

76 Fundição Centrífuga horizontal

77 Fundição centrífuga vertical Um sólido de revolução Várias peças

78 Lingotamento Contínuo

79 Lingotamento Contínuo (filme) Link

80 Reofundição / Tixofundição

81 Reofundição / Tixofundição Solidificação Normal Após agitação

82 Reofundição / Tixofundição

83 Reofundição / Tixofundição Usual Reofundição

84 Reofundição / Tixofundição Filme

85 Bibliografia KIMINAMI, Claudio S.; CASTRO, Walman B. e OLIVEIRA, Marcelo F. Introdução aos processos de fabricação de produtos metálicos, Blucher, São Paulo, KALPAKJIAN, Serope e SCHMID, Steven. Manufacturing processes for engineering materials, 5a ed., Pearson Education, New Jersey, CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica, 2ª ed., McGraw-Hill, São Paulo, GARCIA, Amauri, Solidificação fundamentos e aplicações, UNICAMP, 2a ed., 2007 CAMPOS FILHO, Mauricio Prates de e DAVIES, Graeme John. Solidificação e fundição de metais e suas ligas, Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, CAMPBELL, John. Castings, 2ª ed., Elsevier Butterworth-Heinemann, American Society for Metals. ASM Handbook Committee. Metals Handbook (Casting), 9a ed., vol. 15, Ohio, ASM International. ASM Handbooks Online,