Tecnologia Mecânica III. ETEC Jorge Street Revisão: 01 de 03/02/2016

Transcrição

1 Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos Santos ETEC Jorge Street Revisão: 01 de 03/02/2016 1

2 Dia/Mês Tecnologia Mecânica III CRONOGRAMA DE AULAS TEMA 15/02 Apresentação : Princípios de Solidificação. Fundição e fusão dos metais. 22/02 Introdução a Processos Metalúrgicos tipos de Processos Fundição e tipos de processos de Fundição 29/02 Considerações - Desenho da Peça e Projeto do Modelo 07/03 Processos de Moldagem Moldagem em Areia, Moldes Metálicos Tipos e Máquinas, Fundição Investimento Castingou Cera Perdida ( de Precisão) 14/03 Processo de Fundição em Cascaou Shell Molding, Moldagem Cerâmica, Fundição Centrífuga, Fusão de Metais - Tipos de Fornos 21/03 Fusão de Metais Tipos de Fornos, Desmoldagem, Limpezae rebaração, Controle de Qualidade 28/03 Prova 04/04 Resultados Prova 11/04 Introdução Processos de Conformação Mecânica 18/04 2

3 Data/Mês CRONOGRAMA DE AULAS TEMAS 3

4 Metodologia de Aula Aulas serão expositivas através de projetor; Material será disponibilizado para os alunos através sala virtual. Teremos uma P1, serão questões dissertativas; P2 seguirá mesmos tipo de questões da P1, isto é, dissertativas. 4

5 Bibliografia: 1. Tecnologia Mecânica Processos de Fabricação e Tratamento Vicente Chiaverini Ed. MacGrawHill 2ª Edição. 2. Metalografiados Produtos Siderúrgicos Comum HubertusColpaert Ed. Edgard Blücher Ltda 3ª Edição. 3. Aços e Ferros Fundidos Vicente Chiaverini Ed. ABM. 5

6 1.3.1 Considerações sobre: Desenho da peça Ao se projetar uma peça para ser fundida devem ser levados em conta: Os fenômenosque ocorrem durante a solidificação do metal líquido no interior do molde para evitar defeitos de fundição; A geometriaou a forma da peça, a complexidade de reproduzir certas secções; O metal ou liga que deseja para a peça fundida; 6

7 Sua aplicação, características dimensionais, de aparência e propriedades mecânicas necessárias; Quais processos subseqüentes irá passar? Se for necessário uma operação de Usinagem posterior. De modo a evitar que os defeitos originados possam aparecer posteriormente a peça solidificada. 7

8 Assim, em princípio, os fatores a serem considerados são: Estruturas dendrítica; Tensões de resfriamento; Espessura de parede. Algumas das recomendações a serem feitos são as seguintes: 8

9 a) Proporcionar adequadamente as secções da peça Projetar uma peça de modo que haja uma variação gradual das diversas secções que compõem, evitando cantos vivos e mudanças bruscas de secção. 9

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11 Cantos vivos promovem tensões no resfriamento do metal líquido, provocando fissuras, devido as estruturas dendríticas. A introdução de raios de concordância reduzem o aparecimento dessas fissuras. 11

12 b) Considerações sobre a espessura mínima da parede da peça Paredes muitos finas não se enchem de metal líquido além disso, em certas ligas, como o ferro fundido o resfriamento mais rápido proporcionado por paredes mais finas pode resultar em pontos mais duros, devido a influência que a velocidade de resfriamento exerce sobre a estruturas dessas ligas. 12

13 Nos casos de ferro fundido cinzento, este efeito também é conhecido como coquilhamento ou transformação de FºFº (ferro fundido) cinzento em FºFº Branco. 13

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15 Para orifícios ou furos obtidos diretamente do processo de fundição, que normalmente estas peças serão perfuradas depois, isto é, sofreram processo de usinagem. Há possibilidade de obter orifícios ou furos utilizando outros meios, por exemplo, caixa de macho; este processo necessita molde para fabricação desses furos. Neste caso,há redução do tempo de Usinagem. 15

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17 c) Evitar fissuras de contração Provocada devido á contração do metal durante a solidificação. Podemos adequar o projeto da peça para evitar o aparecimento de fissuras ou em alguns casos por tratamento térmico de alívio de tensões, quando forma trincas a quente. 17

18 Em alguns casos, pode ocorrer o fenômeno de chupagemou vazios, que são conseqüências de: Velocidade de resfriamento; Temperatura de vazamento; Projeto da peça; Sistema de alimentação do metal no molde (sistema de canais). 18

19 d)-Prever conicidadepara melhorar a confecção do molde Todo o projeto do molde necessita prever uma certa conicidadeou um ângulo de saída, comumente chamado, para extração do molde nos casos de moldagem em areia, e da peça do molde metálico, no caso de fundição sob pressão (figura 7). 19

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21 Projeto do modelo Geralmente, o modelo é iniciado ou feito em madeira (cedro, imbuia, peroba, pinho e pau marfim), posteriormente pode ser fundido em Ferro, Aço e Alumínio. É comum utilizar madeira compensada como a placa, onde o modelo é fixado, para modelos em Madeira ou Alumínio. 21

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26 Para produções seriadas, onde são utilizadas máquinas de moldar, o material mais comum para a confecção dos modelos é o de alumínio, devido a sua leveza e usinabilidade. Há modelos que também são feitos com a mistura de resinas e um endurecedor. Há modelos que são feitos de Aço e FºFº, quando se tem produção seriada do produto em grandes volumes. 26

27 Os modelos são usados em uma única peça, sobretudo quando se trata de moldar e fundir peças volumosas ou são de menores dimensões. As principais recomendações do projeto e confecção dos moldes são: 27

28 1-Contração do metal a se solidificar: em outras palavras, as dimensões dos modelos devem ser maiores. A margem dimensional a ser considerada depende do metal ou liga a ser fundida. Normalmente se deve acrescentar sobre material para prever operações de usinagem subseqüentes. 28

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30 2 -Eliminar os rebaixos Figura 8 30

31 3 Deixar sobre material Para usinagem posterior em função das dimensões da peça. 4 Verificar a divisão do modelo: As linhas divisórias do modelo devem ser feitas no mesmo nível, tanto quanto possível. A linha divisória representa, a linha que divide as partes que formam a cavidade superior e a cavidade inferior do molde (figura 9). 31

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33 Há casos que não se consegue uma linha reta divisória, pois a peça possuem um desnível que facilita a moldagem da peça Exemplo: uma alavanca 33

34 Processos de Fabricação I -Processos Metalúrgicos 5- Considerar o volume de produção Já mencionamos que o volume de produção depende da escolha do: Material do modelo; Sua montagem em placas ou não; Do processo de moldagem. 34

35 Processos de Fabricação I -Processos Metalúrgicos 6 Localização dos machos: A localização dos machos é uma função do tipo e forma de peça que será produzida. O macho vai corresponder as cavidades que são necessárias nas peças fundidas (furos, perfis específicos e etc). Seu papel no molde é portanto, ao contrário do modelo em si, formar uma secção cheia onde o metal não penetre, de modo que, a peça apresenta o vazio ou o perfil naquele ponto. Assim, nos modelos devem prever partes salientes (marcação de macho) que permitam a colocação dos machos no molde (figura 10). 35

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37 7 Prever colocação de canais de vazamento ou alimentação a) Funil de Vazamento; b) Canal de Descida; c) Canal de Distribuição; d) Canal de Entrada; e) Massaloteou Alimentador (quando aplicado). (figura 11) 37

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40 Confecção do molde ou moldagem O molde é o recipiente que contem a cavidade ou as cavidades, com a forma da peça a ser fundida e no interior das quais será vazado o metal líquido. A fase de moldagem permiti distinguir vários processos de fundição, os quais são classificados da seguinte maneira: a) Moldagem em molde de areia ou temporário, por gravidade; b) Moldagem em molde metálico ou permanente. 40

41 a) A moldagem em molde de areia ou temporário, por gravidade, temos os seguintes processos: Moldagem em cera perdida (investment casting) Moldagem areia verde; Moldagem areia seca; Moldagem areia cimento; Moldagem areia de macho; Moldagem pelo processo CO2; Moldagem em casca (Shell Molding). 41

42 b) Moldagem em molde metálico ou permanente, temos os seguintes processos: Molde metálico: 1) por gravidade em Coquilha; 2) Sob pressão ou injeção do metal; 3) Fundição por centrifugação. 42

43 a) Moldagem em areia O molde necessita de alguns requisitos, sem os quais a fundição não se realiza nas melhores condições como segue: Resistência suficiente para suportar o peso do metal líquido; Deve suportar a ação erosiva do metal líquido no momento do vazamento; Deve gerar menos quantidade de gás, gerado na atmosfera do interior do molde; Resistir ao empuxo de metal líquido após o vazamento (pressão do metal líquido). 43

44 Na moldagem utilizamos: Caixa de moldagem superior e inferior. A finalidade da caixa de moldagem é suportar o esforço gerado pelo socamentoou compressão da areia na operação de moldagem, assim como a pressão do metal líquido durante o vazamento(figura 12). 44

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47 b) Processos de Moldagem A) Moldagem em Areia Verde: é o processo mais simples e o mais utilizado pelas fundições, por ter menores custos de produção em comparação com os outros processos. 47

48 Consiste em compactar, manualmente ou mecanicamente, maquinas de moldar, uma mistura refrataria plástica (areia de fundição); composta de: Areia silicosa; Argila. Água; Outros elementos. Sobre o modelo colado ou montado na caixa de moldar. Confeccionado a cavidade do molde, o metal é imediatamente vazado no seu interior. 48

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50 Areia de Fundição: Deve apresentar certas características que permitam uma moldagem fácil e segura. As características são: Plasticidade e Consistência; Moldabilidade; Dureza; Resistência; Refratariedade; Etc. 50

51 Para determinação destas características, podemos efetuar ensaios em laboratórios de: Umidade; Resistência; Compactabilidade; Permeabilidade; teor de argila; Granulometria(Tamanho do grão, forma do grão, integridade dos grãos, Distribuição Granulométrica e porcentagem de Finos); Etc. 51

52 Os componentes de uma areia são: a)areia: é o constituinte básico, no qual deve se considerar as características de: Pureza : da areia; Granulometria(tamanho de grão, distribuição granulométrica, porcentagem de finos, forma do grão, dureza, integridade do grão, refratariedade, permeabilidade e expansibilidade). b) Argila: que constitui o aglomerante usual nas areias de fundição sintética (especialmente nas areias preparadas). 52

53 c) Carvão moído: eventualmente usado, para melhorar o acabamento das peças fundidas. d) Dextrina: aglomerante orgânico para conferir à resistência mecânica a areia quando secada ou estufada. e) Farinha de milho gelatinizada ou Mogul: que melhora a qualidade de trabalho da areia. 53

54 f) Breu em pó: aglomerante que confere principalmente em areia seca, grande resistência mecânica. g)serragem: eventualmente usada, para atenuar os efeitos de expansão. 54

55 A composição típica de areia sintética de fundição é a seguinte (partes em peso): areia 100 % água 4 % argila 20 % Este tipo de areia, de composição mais simples é indicado para emprego geral dos moldes. 55

56 Para a confecção de machos, as areias devem apresentar: alta resistência depois de estufadas (secas); alta dureza; alta impermeabilidade; inalterabilidade. 56

57 Há outros aglomerantes que são usados nos processos de moldagem com a areia: Silicato de sódio; Cimento Portland; Resinas (fenólicas, furânicas e etc) Piche; Melaços; Farinha de Mogul; Óleos; Etc. 57

58 As areias de fundição são preparadas em misturadores especiais, onde os componentes são inicialmente misturados secos (durante 2 a 3 minutos), seguindo-se a mistura úmida pela adição aos poucos, de água, até a completa homogeneização da mistura. 58

59 Areia usada, é, geralmente reaproveitada, chegando-se a obter alto índice de recuperação (98%), inicialmente, logo após a desmoldagem, a areia, deve ser peneirada, a seguir levada ao misturador. 59

60 A) Moldagem Pode ser feita: 1) Manualmente (com soquete manual ou pneumático); 2) Mecanizada. 60

61 QUESTIONÁRIO: 1) Em resumo quais são os fatores que temos que considerar no projeto da peça fundida? 2) Porque prever conicidadeno projeto do modelo da peça fundida? 3) Quais materiais usados para confecção dos modelos de fundição? 4) Quais são as principais recomendações do projeto e da confecção dos modelos? 5) Como é a classificação dos processos de moldagem? 61

62 6) Quais são os processos moldagem por areia ou temporário, por gravidade? 7) Quais são os requisitos de um processo em moldagem em areia? 8) Qual a finalidade da caixa de moldagem? 9) Quais as características que uma areia de moldagem deve apresentar para garantir uma moldagem fácil e segura? 10)Quais são os componentes de uma areia de fundição? 62

63 11)Para confecção de machos, a areia deve apresentar? 12)Quais são os aglomerantes usados em processos de fundição? 63

64 Próxima Aula: Processos de Moldagem de Peças 64