Electro Aço Altona S.A. Unidade de Produtos Repetitivos. Relatório de Estágio Curricular I

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS Electro Aço Altona S.A Unidade de Produtos Repetitivos Relatório de Estágio Curricular I Acadêmico: Renan Medeiros Kindermann Matrícula: Orientador: Valdenor Wayers Blumenau Setembro, 2009

2 Relatório de Estágio Curricular I PERÍODO: 18/05/2009 A 11/09/2009 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CURSO: ENGENHARIA DE MATERIAIS ALUNO: RENAN MEDEIROS KINDERMANN MATRÍCULA: COORDENADOR DE ESTÁGIOS: ANTONIO PEDRO NOVAES DE OLIVEIRA, PROF. DR. ING. ELECTRO AÇO ALTONA S/A ORIENTADOR DE ESTÁGIO: VALDENOR WAYERS SUPERVISOR DE ESTÁGIO: JOHN SCHULTZ, ADM. Concordamos com o conteúdo deste relatório. Valdenor Wayers John Schultz, Adm. Blumenau Setembro, 2009

3 ELECTRO AÇO ALTONA S/A RUA ENG. PAUL WERNER, 925 BAIRRO ITOUPAVA SECA CEP: BLUMENAU SC FONE: (47) FAX: (47)

4 AGRADECIMENTOS Primeiramente quero agradecer à Electro Aço Altona por me permitir realizar o primeiro estágio em uma fundição de alta qualidade e abrir suas portas com o intuito de ajudar na formação de futuros engenheiros; À Universidade Federal de Santa Catarina por nos disponibilizar esta chance de estágio na qual o aluno consegue aplicar a teoria explicada em sala de aula; Ao meu orientador de estágio, Sr. Valdenor Wayers, por todos os conhecimentos repassados, companheirismo, ajuda nos momentos em que eu mais precisei, e, principalmente, pelo exemplo de dedicação e afeto pelo seu trabalho; Aos professores Germano Riffel, Pedro Novaes e Berend Snoeijer, por toda a ajuda, exemplo e afeição mostrada em suas visitas; Ao líder do setor da UPR, Sr. Denilson Souza, por todo auxilio prestado na realização das atividades e projetos. E aos colaboradores da moldagem que sempre se mostraram dispostos a ajudar e que fizeram possível a realização das tarefas deste relatório; Ao colegas de laboratório, Sr. Darlan Luis Pressi e ao seu estagiário Gustavo Keunecke, por todo o ensinamento passado e amizade; A toda a equipe de projetos 6 Sigma por todas as dúvidas sanadas e atenção; À John Schultz, Cristiano Lessa, Monica Giacomelli, Vanderlei Justen, Carlos Bogoni, José Schmitz, Eleno Müller, Vilson Deola, Nery de Liz, José Airton, Jorge da Silva Filho e a todos os outros que me apoiaram nesta grande etapa da minha carreira profissional; Aos amigos, Kevin Schlindwein, Renan Giacomelli, Ana Beatriz Chaar, Joseane Susin e Gabriel Russi que são estagiários do primeiro trimestre e muito me ajudaram e me fizeram dar boas risadas; A toda minha família pelo apoio dado, especialmente minha mãe, Sirley Damian de Medeiros, que esteve me confortando nesses últimos quatros meses seja nas horas boas ou ruins, e que me proporcionou estar onde estou. Muito obrigado mãe.

5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO O PROCESSO DE FUNDIÇÃO MOLDAGEM Quanto à areia Quanto à luva exotérmica Quanto às coquilhas Quanto à Manilha refratária ATIVIDADES DESENVOLVIDAS TESTE COM NOVAS LUVAS Metodologia Desenvolvimento Conclusão PHASE IV Trincas a quente Ações adotadas Acompanhamento na Moldagem Análise dos resultados Nova ação adotada Conclusão CONCLUSÃO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO I ANEXO II: MASSALOTES ANEXO III: SEGREGAÇÃO ANEXO IV... 25

6 1 INTRODUÇÃO O seguinte relatório irá descrever as atividades desenvolvidas no primeiro estágio curricular na Electro Aço Altona, que ocorreu em um período de 17 semanas, focadas na Unidade de Produtos Repetitivos (UPR). A UPR é responsável pela fabricação de moldes e machos, considerada uma etapa crítica no processo de fundição. Porém, para a completa conclusão do trabalho, realizou-se um paralelo com outras áreas, como o Laboratório Metalúrgico e a Inspeção por Ensaios Não-Destrutivos. Primeiramente foram testados dois tamanhos de luvas para um novo fornecedor em comparação com as luvas que estão sendo atualmente utilizadas na produção. Para este experimento, as luvas atuaram em um bloco de prova padrão e em seguida em sequências de peças que estão sendo moldadas diariamente. A avaliação foi feita através de testes como: líquidos penetrantes, segregação e o aspecto visual dos massalotes. Outro projeto que irá ser citado é o acompanhamento de uma peça chamada de Phase IV da empresa Caterpillar, um dos maiores e confiáveis clientes da Altona, que estavam apresentando trincas a quente em um determinado local. Junto com uma equipe chamada de Comissão de Segregados ficaram decididas as ações a ser tomado para tentar solucionar a geração deste defeito, como também o devido acompanhamento em todas as etapas que esta peça passa até a Usinagem. No período de estágio ainda foram realizadas outras atividades que não serão citadas no relatório. Modelo de peças, fornecedores e alguns dados são apenas simbólicos, por motivos de ética empresarial e sigilo industrial. 6

7 2 O PROCESSO DE FUNDIÇÃO Dentre os diferentes processos que existem para se produzir peça, um que se destaca muito é o método da fundição, o qual é realizado através do vazamento de um metal fundido diretamente em um molde refratário. Após a solidificação do metal líquido na cavidade do molde é então removida a peça para limpeza e, às vezes, realização de tratamentos térmicos. Logo, a principal peculiaridade do processo de fundição está no fato de os metais fundidos serem produzidos na forma do produto final sem qualquer trabalho mecânico intermediário. Outras vantagens podem ser relacionadas a este método amplamente utilizado: Apresenta o caminho mais curto entre a matéria prima e a peça acabada; Podem-se produzir peças com formas internas e externas complicadas, de modo a satisfazer as exigências do produto e reduzir ao mínimo operações de acabamento; Quanto ao tamanho, produzem-se peças fundidas pesando desde poucas gramas até mais de 100 toneladas; É de fácil adaptação à produção em série; Existe a possibilidade de produzir peças com propriedades e composição química especificada, o que nem sempre acontece nos outros processos. Através do fluxograma abaixo é demonstrado por quais etapas e em que setores da Altona uma determinada peça geralmente passa até chegar ao produto final, sabendo que não ocorreu nenhum desvio no processo. CLIENTE Pedido de Compra ENGENHARIA Efetua o projeto e descreve o processo MOLDAGEM Confecciona moldes e machos ACIARIA Realiza fusão TRAT. TÉRMICO Jateamento da peça / Corte de Canais MOLDAGEM Realiza a Desmoldagem ACIARIA Efetua o Vazamento REBARBAÇÃO Realiza Rebarbação TRAT. TÉRMICO Efetua o Tratamento Térmico ENSAIOS NÃO- DESTRUTIVOS Inspeciona as peças USINAGEM CLIENTE Embalagem Figura 1 Fluxograma do processo na Altona. USINAGEM Realiza a Usinagem 7

8 Como o estágio se realizou com foco na Moldagem e Macharia da Unidade de Produtos Repetitivos (UPR) serão citados alguns conceitos fundamentais desta área e que são utilizados no Eletro Aço Altona. 2.1 MOLDAGEM O método de moldagem em areia consiste em uma operação de compactação de uma mistura polimérica refratária (na base da areia) em torno de um modelo cuja forma e dimensões obedecem às da peça (observadas as tolerâncias de contração), de modo a se obter uma réplica fiel em negativo da peça a ser fundida. Para a completa confecção do molde é necessário compreender seus constituintes que serão tratados brevemente nos próximos tópicos Quanto à areia O principal componente da areia utilizada é a sílica, podendo esta areia ser nova, recuperada ou uma mistura destas duas. Para obter o polímero refratário utiliza-se resina PEPSET (dividida em Parte I e Parte II) como também catalisador a fim de promover a polimerização. A areia pode ser destinada para a parte do faceamento aquela que entra em contato com a peça ou para o enchimento aquela que constitui o restante da caixa de moldagem. Para o faceamento é utilizado areia nova misturada com recuperada e também óxido de ferro, com o objetivo principal de melhorar o acabamento superficial. São necessárias algumas propriedades conferidas à areia como, por exemplo: vida de banca (tempo necessário até a mistura polimérica iniciar a cura), porcentagem de grãos finos que em excesso aumentam o gasto de resina, e a tração (nem tão alta para que ocorra o trincamento da peça e nem tão baixa para não gerar inclusões de areia ou quebrar o molde) Quanto à luva exotérmica Quando a peça está se solidificando acontece um fenômeno de contração do metal ocasionando um rechupe (ver item 3.2.1). Para que este defeito não aconteça na peça é colocado um alimentador no molde, com o objetivo de fornecer metal liquido ao interior do molde à medida que este vai se solidificando. A luva exotérmica possui a função de revestir e manter líquido este metal que fica alimentando a peça. Figura 2 Exemplo de luvas exotérmicas: cilíndricas e ovais. 8

9 2.1.3 Quanto às coquilhas As coquilhas são materiais metálicos de formato variado que são colocadas dentro do molde, mais precisamente na região de faceamento. Elas possuem o objetivo de retirar calor do aço fazendo com que este resfrie mais rapidamente na posição de atuação dela. São utilizadas coquilhas para diversos fins: direcionamento da solidificação, evitar arraste de areia, fechar o perímetro da alimentação, redução de pontos quentes. Para isto, elas não devem estar oxidadas e nem pintadas, pois o óxido reage com o metal e a tinta pode ser deslocada incorporando fragmentos da tinta no aço líquido. Figura 3 Coquilhas de aço Quanto à Manilha refratária Tem por finalidade distribuir o aço ao molde, de forma que não ocorra arraste de areia, o qual geraria futuramente um defeito muito conhecido: a inclusão de areia. Elas são produzidas através de pó cerâmico, geralmente no formato cilíndrico. Canais de ataque, de descida e de alimentação são algumas denominações para as manilhas à medida que são colocadas em certos pontos do molde. Figura 4 Manilhas refratárias Quanto à tinta refratária Para que não ocorra sinterização da areia e completa queima da resina (Ponto de fusão em torno de 450ºC) é aplicada uma camada de tinta refratária de zirconita à base de álcool. Ela é aplicada por lavagem ou pistola de ar e para a sua secagem é colocado fogo na região da pintura. Um aspecto avaliado é a densidade da tinta final, pois dependendo da densidade pode ocorrer erro na mistura de álcool e da tinta, a qual está inicialmente na forma de pasta, prejudicando o acabamento do fundido Quanto aos respiros São furos realizados no molde com o propósito de que quando o aço entre no molde, gases que são menos densos e estão contidos no fundido saiam por essas aberturas. Estes gases futuramente serão um problema, pois gerarão poros na peça. 9

10 Respiros Camada de tinta refratária Manilha refratária Luvas exotérmicas Região do faceamento Região de enchimento Coquilhas Figura 5 Esquema de um molde pronto 2.2 MACHARIA O macho é um bloco de areia produzido por métodos semelhantes aos moldes e possuem a função de preencher os vazios internos das peças. Alguns possuem cavidades internas para que na hora que o fundido preencha o molde a resina evaporada do macho não gere porosidades no metal em solidificação. A macharia da UPR conta com duas máquinas do tipo cold-box: a HV-2 e a BICOR. Estas máquinas funcionam através de três mesas giratórias, sendo que a primeira produz os machos através da injeção da mistura de areia e resina dentro de uma caixa de alumínio; a segunda injeta catalisador gasoso de Trimetilamina (TEA) que percorre toda a caixa, acelerando a reação polimérica, para ai sim o macho pode ser extraído na última bancada depois de poucos segundos. A diferença entre as duas máquinas está no porte delas, pois a BICOR consegue fabricar machos maiores e a HV-2 menores. Elas conseguem fabricar machos em série com muita facilidade, devido principalmente ao tipo de catalisador, fato que não poderia ser alcançado utilizando a resina PEPSET. Porém, ainda existe uma célula que utiliza a PEPSET devido ao fato de existir peças que requerem machos de grande porte, não podendo ser fabricados por cold-box. 10

11 3 ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 3.1 TESTE COM NOVAS LUVAS Para uma empresa ser competitiva no mercado existe a necessidade de procurar por novos fornecedores capazes de prover produtos de qualidade com um custo menor em relação aos outros, conseguindo dessa forma uma diminuição dos gastos para se chegar ao produto final. Pensando-se nisso foi realizado um teste com luvas exotérmicas produzidas por um novo fornecedor que apresentava ter seu valor 20% menor que as atualmente usadas, a fim de estudar o seu desempenho e compará-lo com o das atuais que estão na produção Metodologia Antes de definir as características das luvas e dos massalotes, será esclarecido rapidamente o que ocorre com os metais durante o resfriamento, tendo em vista os fenômenos de contração. A elevação de temperatura dos metais produz uma maior amplitude de vibração dos átomos, como conseqüência gera-se uma expansão térmica do reticulado cristalino. Aumentando ainda mais a temperatura é chegado ao ponto em que sucede a fusão do metal, onde ocorre uma desordem atômica. Pelo contrário, resfriando o material acontece uma transformação de fase do líquido para o sólido, a qual o metal está com uma estrutura cristalina ordenada, acarretando em uma contração. Considere que o resfriamento se deu por camadas sucessivas e que uma primeira camada de metal sólido tenha se formado ao redor da peça (A), conforme Figura 5. Ao redor desta carcaça fechada ainda se encontra líquido o metal que ainda não solidificou. Uma segunda camada é então formada (B), adere à primeira, e passando ao estado sólido sofre contrações. Esta contração, da segunda camada, origina uma diminuição na soma das duas camadas, pois a primeira também se contraiu. Em tais circunstâncias, o líquido contido dentro da carcaça sólida não pode preenchê-lo completamente, devido ao fato do volume interno às paredes sólidas ter aumentado. Frente a este fenômeno de contrações ocorre o rechupe que nada mais é do que um defeito de vazios em uma peça. Vazios A B Figura 6 Esquema do processo de contração. 11

12 Para evitar que este tipo de defeito se encontre na peça são colocados reservatórios de metal líquido, chamados de massalotes, em certos pontos definidos pela Engenharia de Projetos, e que precisam atender alguns requisitos básicos: Ser localizado junto à parte da peça que solidifica por último; Solidificar depois da parte da peça que tem de alimentar; Conter quantidade suficiente de metal líquido para compensar a completa contração da parte em que irá alimentar; Atuar com pressão máxima durante todo o tempo da solidificação para vencer resistências devido, por exemplo, à viscosidade crescente do metal e facilitando a sua penetração nos rechupes em formação dentro da peça. A colocação de luvas exotérmicas em volta do massalote garante que este seja o último a se solidificar devido ao fato de acontecer reações exotérmicas entre os componentes da própria luva. Alumínio e óxido de ferro são dois elementos base destas luvas e que quando aquecidos reagem entre si liberando calor ao meio, que neste caso é o aço líquido contido. Outros fatores importantes são os malefícios que uma luva pode causar se a sua qualidade não for boa, como: Alta penetração de aço devido a sua baixa compactação e alta porosidade; Contaminação da liga através dos elementos contidos na própria luva; Rechupe localizado próximo ou na peça; Dificuldade para os colaboradores no corte dos massalotes Desenvolvimento O experimento foi primeiramente realizado utilizando luvas exotérmicas 4D dos fornecedores A e B, e 6D referente aos fornecedores A e C, projetados para atuarem em um bloco de prova padrão com dimensões pré-estabelecidas conforme figura e quadro abaixo: Figura 7 Blocos de prova jateados com granalha de aço. Fornecedor Tamanho das Luvas Dimensões bloco de prova (mm) A 4D 150x150x150 B 4D 150x150x150 A 6D 225x225x225 C 6D 225x225x225 Quadro 1 Dados referentes ao experimento. 12

13 Foi acompanhada toda a moldagem e vazamento destes blocos de prova para ver se ocorreria algum desvio no processo. Após o vazamento, que foi com uma liga de aço médiomanganês equivalente à norma ASTM A 216 WCC, ele foram jateados com granalha de aço e, em seguida, retirado os canais de alimentação. Realizou-se um ensaio visual observando quais massalotes possuíam a menor penetração de aço. As luvas do fornecedor A se mostraram um pouco superior apresentando uma superfície ligeiramente mais lisa. Após esta avaliação quanto à superfície do massalote, eles foram cortados verticalmente ao meio para analisar através do ensaio de líquidos penetrantes a sua função principal, que é o rechupe. Para determinação de qual luva apresentou o melhor resultado adotou-se o critério na qual a altura do último micro rechupe devia corresponder no mínimo 1/3 da altura total do massalote, então, dividindo-se a primeira variável pela última é dado à eficiência de uma luva: 12,5 cm 12,8 cm 4,4 cm 4,0 cm Figura 8 Massalote referente à luva 4D do fornecedor A. Figura 9 Massalote referente à luva 4D do fornecedor B. 8,2 cm 19,4 cm 3,5 cm 14,9 cm Figura 10 Massalote referente à luva 6D do fornecedor A. Figura 11 Massalote referente à luva 6D do fornecedor C. 13

14 Quadros 2 e 3 Eficiência das luvas. Fornecedor Tamanho Luvas Eficiência Fornecedor Tamanho Luvas Eficiência A 4D 35.20% A 6D 42.30% B 4D 31.25% C 6D 23.50% O próximo passo foi testar estas luvas em peças da produção para ver se os resultados continuariam sendo bons. As luvas 4D foram aplicadas num modelo chamado de Phase IV e as 6D na Cruzeta, realizando os mesmos testes de Liquido Penetrante e ensaio visual. Além disso, os massalotes de cada fornecedor foram atacados com nital 5%, após um polimento grosseiro da superfície, para ver se os materiais que compõem a luva (carbono, alumínio, óxido de ferro, materiais orgânicos) haviam contaminado a liga na seção da peça. Caso isso aconteça ocorrerá um gradiente de dureza, pois o principal contaminante é o carbono Conclusão Analisando as imagens da superfície dos massalotes não foi percebida uma diferença significante entre as luvas dos fornecedores, com exceção da luva 6D referente ao fornecedor C que apresentou uma penetração maior na seção de corte do massalote - peça. Quanto ao ensaio de líquidos penetrantes os massalotes do A apresentou um rechupe mais afastado do corpo de prova, provando a sua melhor eficiência e um nível de segurança mais confiável, principalmente em relação à luva 6D. Pelo ensaio por segregação todos os massalotes apresentaram sua contaminação de elementos não pertencentes à liga numa região fora da peça, demonstrando, dessa forma, que quanto a este quesito os três fornecedores de luvas exotérmicas atenderam o especificado. Após visualizar e avaliar todos os resultados obtidos, o fornecedor A por possuir um valor agregado a sua luva 20% menor que o fornecedor B e C e satisfazer todas as necessidades requeridas em uma luva exotérmica, comprovou sua eficiência e já foi solicitada a aquisição de mais lotes para substituir os antigos fornecedores. O próximo passo é testar mais luvas de diferentes tamanhos desse mesmo fornecedor para saber se os resultados irão continuar satisfazendo o esperado. 3.2 PHASE IV Em determinadas situações peças que aparentemente parecem ser perfeitas podem acabar apresentando defeitos que até então não haviam sido encontrados, principalmente quando os fornecedores exigem cada vez mais uma melhoria no processo. 14

15 Foi o que aconteceu com um modelo do Phase IV que apresentou trincas em certo lugar da peça ao se realizar um ensaio por partículas magnéticas: Figura 12 Locais em que ocorriam as trincas. Figura 13 Trinca podendo ser vista ao olho nu. Diante destas trincas que se apresentavam de forma sistemática nas peças foi definido, em uma reunião com a Comissão de Segredados, que todo o processo de fabricação dos moldes deveria ser acompanhado, assim como outras medidas que serão descritas a seguir Trincas a quente Essas trincas que ocorreram no Phase IV foram analisadas através de uma metalografia a fim de descobrir sua procedência. Retiraram-se algumas amostras da parte trincada, seguido de lixamento e polimento, depois foram visualizadas em um microscópio óptico: Figura 14 Centro da trinca. Aumento 50x. Figura 15 Trinca acompanhada de oxidação. Aumento 200x. Analisando as imagens conseguiu-se definir que essas trincas são provenientes do processo de solidificação, apresentando uma leve estrutura dendrítica com a superfície oxidada. Como essas características são típicas das trincas a quente, foi concluído que as fraturas encontradas nas peças são deste tipo. 15

16 Este defeito geralmente ocorre nas últimas seções do fundido a se solidificar e porque este não consegue resistir às tensões de tração resultantes do processo de solidificação. São vários fatores que podem influenciar na sua formação: Altas temperaturas de vazamento, devido ao fato de produzir uma estrutura menos refinada com uma menor distribuição das impurezas que segregam no contorno de grão; Uma alta concentração de enxofre devido à formação do sulfeto de ferro (FeS) que possui um ponto de fusão bem inferior ao restante do material. Porém com a presença do manganês, que possui maior afinidade com o enxofre em relação ao ferro, forma-se o sulfeto de manganês (MnS) que, em proporções adequadas, diminui a tendência a formação das trincas a quente e aumenta a usinabilidade; Amplas diferenças na espessura das seções; Transições rápidas de uma espessura para a outra; Impedimento da contração devido a um ângulo de saída mal dimensionado; Moldes e machos muito rígidos Ações adotadas Frente a essas possíveis causas, foram tomadas junto com a Comissão de Segregados algumas ações iniciais no intuito de evitar a formação destes defeitos: Estudar a composição deste aço na hora em que é realizada a espectrometria de Raio-X, para ver se os teores de enxofre e manganês estão de acordo; Diminuir a temperatura de vazamento, sem que ocorra uma grave diminuição da viscosidade do aço fundido (temperaturas em torno de 1550ºC); Desmoldar a peça em uma temperatura menor, abaixo de 150ºC com o propósito de o fundido não ser danificado pela extração; Para estudar se os fatores expostos acima poderiam ser a causa das trincas foi realizado um acompanhamento detalhado na moldagem dos moldes e machos, para eliminar possíveis desvios no processo Acompanhamento na Moldagem Foi acompanhada a produção de machos (somente o que envolve a parte interna cilíndrica) e moldes de três sequências do Phase IV. Primeiramente foram fabricados os machos cilíndricos utilizando a receita C usada para machos grandes pelo fato de possuir menos catalisador, por conseqüência uma vida de banca maior com areia 50% nova e 50% recuperada. Nesta etapa priorizou-se o cuidado em efetuar bem a compactação da areia dentro do modelo do macho, como também não exceder o tempo de vida de 16

17 banca para não ocorrer à vibração da caixa depois do começo da polimerização da resina, fragilizando o macho. A seguir acompanhou-se a confecção de três moldes produzidos na unidade de produção da Fast-Loop. Todos os moldes foram faceados com a receita 3 (0,83% de resina parte I e 0,45% da resina parte II), areia 70% nova e 30% recuperada, e com óxido de ferro. Foi orientado aos moldadores para que realizassem uma boa compactação da areia na parte inferior do molde, onde o aço fundido, na hora do vazamento, sai dos canais de alimentação e chega ao molde com uma temperatura bem alta e com bastante turbulência, sendo, portanto, uma área suscetível à ocorrência de inclusão de areia. Tanto os machos quanto os moldes foram pintados com uma tinta refratária de densidade de 67 bé e a base de zirconita e álcool. Realizaram-se alguns testes em laboratório para testar se a areia usada estava de acordo: Quadro 3 Testes realizados no Laboratório de Areia. Moldagem Fast-Loop Areia faceamento 70/30 - Receita 3 Areia enchimento 100% rec. - Receita 1 Macharia Pep-Set 50/50 - Receita C Vida de banca 4 minutos 3 minutos Módulo de finura (%) 0,35% 0,28% Densidade tinta (Bé) 67,0 68,0 Dureza (AFS) 74,0 69,0 Tração corpo de prova (KgF/cm²) 13,4 11,4 De acordo com o padrão de qualidade Altona e com as Instruções de Trabalho (IT s), não foi encontrado nenhum desvio na produção dos moldes e machos, logo a próxima etapa é o vazamento do aço Análise dos resultados O aço foi vazado a uma temperatura de 1553ºC com enxofre e manganês dentro dos padrões aceitáveis. Foi observado que a Aciaria realizou a rinsagem, que é a injeção de gás argônio na panela de vazamento, com o intuito de diminuir a temperatura e expulsar gases do fundido. Depois de três dias, as peças foram desmoldadas à 124ºC e enviadas para o jateamento por granalha de aço, para ai sim realizar uma análise por partículas magnéticas. 17

18 O ensaio de partículas magnéticas é realizado aplicando-se um campo magnético, que quando encontra uma descontinuidade na superfície de um material ferromagnético é distorcido dando origem aos chamados campos de fuga, promovendo o aparecimento de pólos, capazes de atrair partículas magnetizáveis para esta região. Estas partículas são postas no material através de um banho antes da formação dos campos. Como foi descrito acima, efetuou-se o ensaio e foi constatado que todas as três sequências apresentaram as trincas a quente com diferentes graus de intensidade. Logo, descartaram-se estes fatores como causa principal na formação dos defeitos e foi realizada outra reunião para decidir as próximas medidas a serem tomadas Nova ação adotada Nas primeiras ações realizadas pode-se tirar como conclusão de que o problema não estava sendo atacado corretamente, já que não foram encontradas evidências de melhoria nas peças. Nos setores da Moldagem e da Aciaria aparentemente não estavam mostrando nenhum desvio, logo foi decidido estudar melhor o projeto deste Phase IV. Como foi dito anteriormente, as trincas a quente são formadas pelo fato de o metal não conseguir resistir às forças de tração impostas na hora da solidificação e que transições rápidas de uma espessura para a outra podem ser a chave na formação delas. Pensando nisso realizou-se um aumento do raio de junção entre o corpo e a flange de 260%, mostradas nas figuras x e y, visando um resfriamento do aço mais uniforme. Com essa homogeneização da solidificação e, conseqüentemente da contração, as tensões de tração são diminuídas e existe uma tendência em diminuir a formação das trincas a quente. R= 180 mm R= 50 mm Figura 16 Esboço da região mostrando a modificação no raio. Figura 17 Local em que ocorreu a modificação do raio de junção. Mudado o raio de junção, foi continuada a realização das medidas citadas anteriormente e feito o acompanhamento da moldagem. Seis sequências foram produzidas e vazadas com uma 18

19 temperatura de 1554ºC e desmoldadas após quatro dias com 140ºC. Após a inspeção por partículas magnéticas não foi encontrada evidencias de trincas na seção estudada Conclusão O método da fundição é um tipo de processo que possui muitas variáveis envolvidas até se chegar ao produto final e que uma espécie de defeito pode ser agregada a diversos fatores. As trincas a quente encontradas no Phase IV mostraram-se como um bom exemplo disso, em que as possíveis causas foram sendo estudadas uma por uma, até se chegar à solução final. O Phase IV é uma peça utilizada em um trator da Caterpillar (D8), na qual corre um pistão na parte interna para o funcionamento do motor. As trincas a quente podem reduzir a vida útil do conjunto, pois ali se iniciará um acumulo de tensões, acarretando na propagação da trinca e, futuramente, na quebra da peça. As primeiras medidas tomadas não foram a principal causa dos defeitos, mas, provavelmente, ajudaram a agravá-lo, por isso não foram descartadas na etapa seguinte. A alteração para um raio de 180 mm provou ser a causa raiz, fato que foi comprovado com as últimas sequências analisadas no líquido penetrante. Felizmente, até o término do estágio, não foram encontradas evidências de trincas nesta região. O excesso de aço devido ao acréscimo do raio poderá ser usinado sem gerar problemas quando ao dimensional do produto final. 19

20 4 CONCLUSÃO Através da oportunidade cedida pela Altona, pôde-se realizar um estágio em uma das maiores fundições de aço do Brasil e que muito se preocupa com a qualidade de vida do meio que a circunda. Neste estágio conseguiu-se agregar muito conhecimento, seja vivendo o dia-a-dia da empresa, como também relacionando este conhecimento com o de literaturas. Muito se aprendeu sobre as técnicas empregadas na moldagem, conseguindo-se fazer um paralelo com as outras áreas que abrangem a fundição e que são influenciadas pela qualidade dos moldes e machos. Por meio da experiência com as luvas exotérmicas foi possível entender o fenômeno do rechupe que é muito importante para se compreender o projeto de uma peça de fundição, e que também interfere nas outras áreas caso não atenda algumas exigências. O fenômeno que ocorre em uma luva exotérmica e o ensaio de segregação foram também vistos e analisados. Neste ano o cliente Caterpillar, dono do modelo Phase IV, concedeu a Altona a certificação Processo de Excelência da Qualidade do Fornecedor, a qual é obtida quando 99% das peças encomendadas chegam à Caterpillar sem atrasos e com ótima qualidade. Trabalhos como o que foi descrito neste relatório a solução das trincas a quente na parte interna do Phase IV - ajudam a manter este certificado conseguido com muito esforço por toda a família Altona. Além do mais, estagiar em uma empresa que recebe os novos estagiários de braços abertos e poder fazer amizades com vários colaboradores, que você passa a se comunicar todos os dias, foi sem dúvida nenhuma algo que acrescentou em muito no âmbito pessoal e profissional do estagiário. 20

21 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (1) CHIAVERINI, Vicente. Tecnologia Mecânica v. 3: Materiais de Construção Mecânica. 2. ed. São Paulo: McGran-Hill, (2) ROWLEY, Mervin T. International Atlas of Casting Defects. English Edition. Des Plaines: American Foundrymen s Society, (3) BLAIR, Malcolm; Stevens, Thomas L. Steel Castings Handbook. 6. ed. United States of America: ASM International, 1995 (4) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE METAIS. Fundição. 8. ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metais, (5) CECCARELLI, P. G. Processo Ashland de Caixa Fria: Isocure. Revisão. São Paulo: Ashland, (6) CALLISTER, William D. Jr. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, (7) PIESKE, Adolar; FINARDI, Jorge; MULLER, Arno. Técnicas e Materiais de Moldagem e Macharia. Joinville: Associação Brasileira de Metais,

22 6 ANEXO I Histórico da Empresa A Electro Aço Altona foi fundada em 1924 pelo engenheiro alemão Richard Paul Werner sob o nome de Auerbach & Werner. Nesta época eram apenas produzidos utensílios como panelas, máquinas de moer carne e sinos. Em 1933 adotou-se o atual nome. Naquele mesmo ano foi instalado o primeiro forno elétrico a arco, com capacidade de produção de 500 kg por carga. Em 1948 e 1958 dois fornos a arco foram adquiridos, cada um com capacidade de 2.300kg. No ano de 1972 foi instalado o departamento de usinagem, o que possibilitou o fornecimento de peças já beneficiadas. Com a instalação do primeiro forno elétrico a indução em 1984 aumentou-se a variabilidade de ligas produzidas. Atualmente a Electro Aço Altona, com cerca de 680 funcionários, tem capacidade para produzir mensalmente, dentre peças brutas, usinadas e acabadas, toneladas nas mais variadas ligas, como aços ao carbono, resistentes a corrosão, abrasão, altas temperaturas, ferros ligados e ligas especiais. A empresa atende a setores de mineração, hidrogeração, termogeração, dragagem, indústria química, naval e offshore, e mais recentemente entrou também para o ramo de produção de energia nuclear. Produzindo peças de um quilo a 14 toneladas, superando esta capacidade máxima ano após ano, demonstrando que com pessoal de alto nível técnico e profissional aliado a investimentos em treinamento, é possível extrapolar as barreiras impostas somente pela infra-estrutura. Sendo uma empresa que prima pela qualidade, ela possui certificados como ISO 9001:2000 expedido pelo BVQI, além de ser certificada por sociedades classificadoras internacionais como, Lloyd s Register, Germanischer Lloyd, TÜV, DNV e IBQN, e mais recentemente, o certificado de Fornecedor de Confiança Nível Bronze, expedido pela Caterpillar, o que evidencia sua competitividade a nível global. Outra preocupação da Altona que envolve qualidade é o meio ambiente, isso se mostra pelo certificado ISO 14001: Neste ano a empresa se consagrou como a primeira fundição de aço do Brasil a receber a certificação Processo da Excelência da Qualidade do Fornecedor da Caterpillar. 22

23 7 ANEXO II: MASSALOTES Figura 18 Aspecto Visual do massalote do fornecedor D (luva 6D): penetração de aço na seção de corte. Figura 19 Aspecto Visual do massalote do fornecedor A (luva 6D): bom resultado. 23

24 8 ANEXO III: SEGREGAÇÃO Figura 20 Segregação do massalote da luva 6D do fornecedor A. Figura 21 Segregação do massalote da luva 6D do fornecedor B. 24

25 9 ANEXO IV Estágio supervisionado I - Período de 18/05/2009 até 11/09/2009 Atividades Semanas 1ª 2ª 3ª 4ª 5ª 6ª 7ª 8ª 9ª 10ª 11ª 12ª 13ª 14ª 15ª 16ª 17ª 18/05 25/05 01/06 08/06 15/06 22/06 29/06 06/07 13/07 20/07 27/07 03/08 10/08 17/08 24/08 31/08 07/09 até até até até até até até até até até até até até até até até até 22/05 29/05 05/06 12/06 19/06 26/06 03/07 10/07 17/07 24/07 31/07 07/08 14/08 21/08 28/08 4/09 11/09 Integração Laboratório de Areias Experiência com Manilhas Refratárias Luvas exotérmicas Acompanhamento de cargas Padronização da Macharia Teste com Taparil Outras atividades 25