Disciplina: Projeto de Ferramentais I

Transcrição

1 Aula 07: Processos Especiais de Fundição 01. Moldes Cerâmicos e Processo Shaw. 02. Preenchimento a baixa pressão contra a gravidade. 03. Solidificação Unidirecional 04. Crescimento de Monocristais 05. Fundição Centrífuga 06. Fundição Contínua 07. Squezee Casting 08. Reofundição

2 Moldes Cerâmicos Processos que utilizam modelos permanentes e materiais cerâmicos com composições e granulometrias controladas na forma de uma lama cerâmica usando ligantes especiais. Processo Shaw Processo especial de moldagem que usa Moldes Cerâmicos Sólidos obtidos a partir da mistura de refratários com composição e granulométrica adequadas aglomerado usando ligantes especiais.

3 Processo Shaw Principais Características: Excelente Acabamento Superficial Altíssima Precisão Dimensional Aplicações: Peças e componentes com grande precisão de detalhes. Exemplo: moldes/matrizes para injeção de solados de calçados. Refratário: mulita ou zirconita Componentes: Ligante: silicato de etila ou sílica gel Agente Gelificante

4 Processo Shaw Seqüência de operações do processo com molde totalmente cerâmico

5 Processo Shaw usando Moldes Compostos Faceamento Shaw Enchimento Silicato de Na CO 2

6 Preenchimento a Baixa Pressao contra a Gravidade Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar - CLA Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos sob vacuo - CLV Preenchimento com valvula de fechamento - CV Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS

7 Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar - CLA Principais Características: Aplicável para todos os metais e ligas fundíveis ao ar (atmosfera normal). Economia relacionada com a possibilidade de obtenção de diversas pecas por molde. Alto rendimento metálico Baixo índice de defeitos (inclusões metálicas) Permite a obtenção de grandes lotes de pecas com paredes finas (0,75mm) a baixos custos de fabricação.

8 Representacao Esquematica do Processo CLA a) Molde tipo casca na câmara de vácuo. b) Abaixamento do molde para a posição de enchimento. c) Molde contendo as pecas solidificadas.

9 Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar - CLA Aplicações: Obtenção de pecas e componentes usando os mais diversos tipos de ligas, para as industrias automotiva, metal mecânica, sistemas de transmissão, câmaras de combustão a diesel, etc..

10 Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos sob vacuo - CLV Utilizado para ligas que contenham elementos reativos (superligas, ligas Al-Li, ligas a base de Ti) aplicando as vantagens inerentes ao processo CLA. Habilidade para preenchimento de seções finas. Obtenção de pecas livres de inclusões de óxidos. Permite produzir pecas com grandes áreas e pequenas espessuras (geometria tipo placa) sem a ocorrência de oxidação superficial inerente aos processos convencionais.

11 Representacao Esquematica do Processo CLV a) O metal e fundido sob vácuo e um molde e introduzido na câmara superior onde e criado vácuo. b) As câmaras são preenchidas com argônio, a válvula entre as câmaras e aberta, o tubo de enchimento e colocado em contato com o metal e aplica-se vácuo adicional para preenchimento do molde. c) Procedimento idêntico ao processo CLA

12 Preenchimento com valvula de fechamento-processo CV Principais Características: Usado para pecas mais robustas que não solidificam com a rapidez requerida pelos processos CLA e CLV. Utiliza um tubo de enchimento flexível, o qual e fechado por meio de uma válvula de retenção quando o molde esta cheio. Proporciona um bom preenchimento de pecas com seções finas, garantindo a obtenção de um metal isento de óxidos.

13 Representacao esquematica do Processo CV a) O tubo de enchimento e introduzido no metal liquido e e aplicado vacuo para preenchimento do molde. b) Com o molde cheio a valvula de retenção e acionada para fechamento do tubo. O metal aprisionado solidifica.

14 Preenchimento com valvula de fechamento-processo CV Aplicações: Aplicado para todos os tipos de métodos de moldagem. Asas de mísseis, corpos de válvulas, articulações e outras pecas grandes com variações de espessuras.

15 Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS Usado para moldes de areia. Próprio para obtenção de peças finas usando baixo vácuo. Possibilita a produção de peças com níveis de inclusões muito baixos quando comparados com os encontrados em pecas fundidas por gravidade.

16 Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS Enchimento do molde pela parte inferior ou lateral, aplicando-se uma pressão pneumática; A pressão é aplicada preferencialmente com nitrogênio ou outro gás inerte; Ferramental tem custo e prazo de fabricação muito menores do que os da fundição sobre pressão.

17 Solidificação Unidirecional Processo que envolve a obtenção de estruturas solidificadas unidirecionalmente resultando em uma estrutura colunar. Adequado para a obtenção de pecas fundidas nas quais as tensões são primariamente unidirecionais ao longo de uma determinada direção. Exemplo Palhetas de Turbinas.

18 Solidificação Unidirecional Palhetas de Turbina com paredes finas solidificada unidirecionalmente.

19 Solidificação Unidirecional Estrutura Colunar Controle rigoroso do processo Fornos Especiais Projeto Diferenciado do Molde

20 Solidificação Unidirecional Controle do Fluxo de Calor Extração violenta de calor a partir de uma extremidade da peca Criação de um intenso Gradiente Térmico entre T liquidus e T solidus da liga, que se desloca ao longo de toda a peça

21 Solidificação Unidirecional Procedimento para Controle do Fluxo de Calor Moldes de paredes finas moldes tipo casca cerâmica (fundição de precisão), aquecido a uma T > T liquidus. Resfriador (refrigerado a água) na base do molde. Vazamento do metal liquido o molde e resfriado a partir da extremidade resfriada através do deslocamento progressivo do mesmo dentro do forno.

22 Solidificação Unidirecional Representação esquemática do processo de solidificação direcional.

23 Configuracao de um Forno para Solidificação Unidirecional

24 Comparação de microestruturas em palhetas Equiaxiais, Solidificada Unidirecionalmente e Monocristalina

25 Obtenção de Monocristais Monocristais são produzidos usando técnicas similares as usadas para a produção de pecas solidificadas unidirecionalmente, com uma importante diferença. Necessidade de uma técnica que permita o crescimento preferencial de um grão com uma determinada direção de crescimento.

26 Maior monocristal de Si produzido comercialmente no mundo atualmente, mede 8 e pesa 100 kg.

27 Métodos de Fabricação de Monocristais: O Método Czochralski Produção de monocristais a partir de um banho líquido por meio de uma semente sólida, com orientação cristalográfica definida que molha o líquido, a partir de um movimento simultâneo de rotação e translação.

28 Métodos de Fabricação de Monocristais: O Método de Bridgman Esquema de um forno de Bridgman para a produção de monocristais de Al. A semente serve de substrato de crescimento enquanto o cadinho desce contra um gradiente positivo.

29 Métodos de Fabricação de Monocristais: Solidificação Zonal Esquema do forno tubular vertical para o crescimento de monocristais pelo método de solidificação zonal.

30 Métodos de Fabricação de Monocristais: Fabricação de Palhetas (Método de Bridgman) Esquemas de fornos para a produção de palhetas de turbina monocristalina: (a) Aquecimento da base por indução, com deslocamento de cadinho; (b) Aquecimento, por resistores elétricos, de três zonas, estáticas.

31 Métodos de Fabricação de Monocristais: Fabricação de Palhetas (Método de Bridgman)

32 Obtenção de Monocristais a) Uso de um molde com seção helicoidal. b) Uso de um molde com seção em ângulo reto. c) Uso de uma semente monocristalina.

33 Fundição Centrífuga Aplicações de peças fundidas por centrifugação nas Indústrias Siderúrgicas a) Cilindro laminador b) Bobina de rolamento c) Roletes para fornos de recozimento contínuos

34 Fundição Centrífuga Aplicações de peças fundidas por centrifugação em plataformas de petróleo a) Suportes de elevadores. b) Tubos de sucção. c) Buckle-crack arrestor

35 Fundição Centrífuga Aplicações diversas: a) Cilindros Hidráulicos. b) Laminadores para Vidro c) Colunas externas de um prédio.

36 Fundição Centrífuga Instalação típica de um Máquina para Fundição Centrífuga Vertical

37 Fundição Centrífuga Sistema para extração de um fundido centrifuga do molde.

38 Fundição Contínua

39 Fundição Contínua

40 Fundição Contínua

41 Fundição Contínua

42 Squeeze Casting

43 Squeeze Casting

44 Rheocasting Microestruturas de uma liga de Al (a) Bruta de Fusão: observa-se o aspecto dendrítico da fase α (b) Reofundida : observa-se o aspecto globulítico da fase α

45 Rheocasting

46 Rheocasting

47