Seminário em Projeto de Ferramentas

Transcrição

1 Revista fundição e serviços Abril de 2015 Autores: Timotheus Kaiser, Siegfried Botch e Karl WeissKopf Seminário em Projeto de Ferramentas Aluno: Marcelo Veiga

2 O artigo traz uma opção à liga de aço DIN Utilizada na produção seriada de carcaças de turina. A finalidade era aprimorar o seu comportamento térmico, tendo em vista as temperaturas crescentes dos gases de descarga, que chegam a 1050ºC nos motores modernos Rodrigues Júnior

3 A Superalimentação (supercharging) é uma tendência mundial Visando a diminuição do consumo de combustíveis fósseis que acabam por acelerar vários fenômenos naturais Aumentando a potência e redução da cilindrada resultam em um aumento da carga plena e da densidade de fluxo de calor Com o aumento da eficiência do motor os gases de descarga chegam a 1050ºC

4 O Material da carcaça da turbina é um aço fundido de alta resistência ao calor DIN Elementos C Si Cr Fe Ni Nb Quantidade [%] 0,3 2, O alto teor de níquel desta liga garante uma microestrutura totalmente austenítica. O principais características do material são determinados pela distribuição dos carbonetos de cromo e de nióbio. Desvantagem: auto valor de compra e da variação do preço de mercado do níquel. (a) Micrografia em microscópio óptico (b) Microscópio eletrônico de varredura

5 No novo material deve se manter as propriedades requeridas para a aplicação e para a sua fabricação: Resistência Módulo de elasticidade Taxa de fluência Estabilidade de fases Fragilização Expansão térmica Condutividade térmica Resistencia a oxidação Fadiga termomecânica

6 Fabricação dividida em: Fusão Confecção dos pacotes de macho Vazamento Usinagem Montagem no Coletor

7 Os materiais DIN são ligas de aço fundido austeníticos Rede cristalina cubica de corpo centrada Com teor de carbono de 0,30% a 0,35% Suas propriedades são determinadas pelos elementos de liga contidos na sua composição A influencia dos elementos estabilizadores da austenita reside na área de cristais mistos. Estrutura estável em temperaturas entre -40ºC até 1050ºC

8 Foi desenvolvido um material com quantidades menores de níquel Foram realizados testes de: Tração Fluência Resistencia termomecânica Oxidação

9 Fusão Fornos a indução Fabricação de Machos Por prototipagem rápida e pacotes de machos cold-box em sopradores Vazamento Usinagem Vazamento a baixa pressão CNC

10 Protótipos em pequena quantidade Macho base, macho de cobertura e machos internos Utilizou-se manufatura aditiva Areia e aglomerantes, com acabamento de aglomerado químico Pacotes seriados seriam fabricados por meio do processo cold-box(fenólico-uretano) Obtendo a resistência necessária

11 Baixa pressão(contra a gravidade e aplicação de pressão) De modo laminar e temperatura constante garante-se uma qualidade superior e melhor rendimento do processo O enchimento do molde e a reprodutibilidade aprimorada trazem vantagens significativas em relação ao processo de vazamento por gravidade

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13 Operações essenciais: furação, torneamento, fresamento e escareamento A nova liga apresenta uma tenacidade maior causando um maior desgaste nas ferramentas Com quatro linhas de são usinadas peças por dia Nessa etapa é configurado um novo problema que necessita o desenvolvimento de novos parâmetros de usinagem

14 Foi utilizado uma bancada de ensaio com gás quente e controle de perfil de temperatura Temperatura que superiores a 1000ºC Excitar diferenças de temperatura provoca uma danificação prematura diminuindo o numero de ciclos de ensaios Não foram constatadas anormalidades

15 O processo desenvolvidos foram necessaries para reduzir o custo e peso dos componentes O vazamento a baixa pressão é claramente superior a fundição por gravidade com uma maior qualidade e reprodutibilidade Depois da fabricação dos protótipos é possível reconhecer o potencial da liga.