SMM0224 Introdução à Fundição, Soldagem e Metalurgia do pó

Transcrição

1 SMM0224 Introdução à Fundição, Soldagem e Metalurgia do pó

2 Rotas de Fabricação Metalúrgica SMM0224 Fundição Soldagem Metalurgia do Pó

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 Bronze 9,6 m diam. 130 t Mecklenburger Metallguss GmbH (MMG) Navio: Emma Maersk (397 x 56 m, 171 kt)

7 Exemplo de produto fundido

8 Fonte: ABIFA Produção Brasileira

9 Produção Brasileira Fonte: ABIFA 85,1% 6,8% 8% 8,1% 6,6% 82% Aço bruto: ~ t jun 2016 (fonte: Instituto Aço Brasil) Al primário: ~ t jun 2016 (fonte: ABAL)

10 Fonte: ABIFA Pessoal Empregado

11 Produtividade Fonte: ABIFA

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

13 Outro exemplo

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

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

16 Solidificação

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

18 Raio Crítico

19 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

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

21 Nucleação Heterogênea

22 Molhamento

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

24 Nucleação heterogênea (inoculação) Filme Exemplo

25 Segregação de Soluto

26 Super-resfriamento constitucional

27 Crescimento Celular

28 Crescimento Celular

29 Crescimento Dendrítico

30 Crescimento Dendrítico

31 Formação dos grãos No caso de crescimento dendrítico

32 Microporosidades de solidificação interdentrítica (zona pastosa)

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

34 Microporosidades de solidificação interdentrítica Aços ao carbono (WCB)

35 Microporosidades de solidificação interdentrítica Bronze fundido em coquilha

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

37 Microssegregação de gases e inclusões

38 Macrossegregação

39 Fluxo de calor e direção de crescimento

40 Convecção e formação de novos núcleos Filme

41 Macroestrutura Zona Coquilhada Grão Colunares Grão Equiaxiais

42 O Molde (partes básicas)

43 Contração na Solidificação

44 Rechupe e Massalote

45 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

46 Projetando Moldes (massalotes, coquilhas e isolantes)

47 Projetando Moldes (posições)

48 Filme turbulência Projetando Moldes (canais)

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

50 Projetando Moldes (canais)

51 Projetando Moldes (canais)

52 Projetando Moldes (canais)

53 Projetando Moldes (canais)

54 Projetando Moldes (filtros)

55 Comparação de processos

56 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

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

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

59 Moldagem em areia Compactação Automatizada (caixa)

60 Moldagem em Areia Automação (processo Disamatic)

61 Filmes Link 1 Cura a frio mais comum: Resina fenólica + trimetilamina Link 2

62 Moldagem em Casca Shell Molding (cura a quente)

63 Moldagem em Casca Shell Molding (cura a quente)

64 Silicato de Sódio Na 2Si 2O5 H 2O( l) + CΟ2( g ) SiO2( gel ) + Νa 2 CΟ 3 H 2 O ( vidro) Quando não se usa silicato de sódio: ligante orgânico Resina Fenoluretânica + vapor de amina (dimetilamina ou trimetilamina) Resina Epoxiacrílica + dióxido de enxofre

65 Molde cheio (lost-foam)

66 Molde cheio (lost-foam)

67 Molde cheio (lost-foam)

68 Molde Cerâmico

69 Cera perdida (Fundição de Precisão)

70 Cera perdida (Fundição de Precisão)

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

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

73 Fundição em coquilha por gravidade

74 Fundição sob pressão

75 Fundição sob pressão

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

77 Fundição Centrífuga horizontal

78 Fundição centrífuga vertical Um sólido de revolução Várias peças

79 Lingotamento Contínuo

80 Lingotamento Contínuo (filme) Link

81 Reofundição / Tixofundição

82 Reofundição / Tixofundição Solidificação Normal Após agitação

83 Reofundição / Tixofundição

84 Reofundição / Tixofundição Usual Reofundição

85 Reofundição / Tixofundição Filme

86 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,