RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR VI

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Graduação em Engenharia de Materiais RELATÓRIO DE ESTÁGIO CURRICULAR VI Período: 06/09/2010 a 17/12/2010 Acadêmico: Eduardo Schoppen Bordin Matrícula: Concordamos com o conteúdo deste relatório. Guaporé, 17 de Dezembro de 2010

2 Sulmaq S.A. Microfusão Rodovia RS 129, Km 129 CEP: , Guaporé RS - Brasil Fone: +55 (54) Fax: +55 (54)

3 Agradecimentos Agradeço a empresa Sulmaq S/A, unidade microfusão pela oportunidade de realizar o VI estágio curricular do curso de Engenharia de Materiais da Universidade Federal de Santa Catarina. Ao meu orientador Maurício de Oliveira pelo apoio durante este período. Ao supervisor da Engenharia de Desenvolvimento Juliano Luis Trez e aos colegas de setor Daniel Chitolina, Daniel Pandolfo, Júlia Manfroi e Roberto Tremarin, pelos conhecimentos repassados, supervisão, incentivo, confiança e amizade durante o período de estágio. Aos colaboradores do setor de Métodos e Processos e Garantia da Qualidade pelo apoio e a todos aqueles que colaboraram para o desenvolvimento deste estágio. Aos professores da coordenadoria de estágios Paulo Antônio P. Wendhausen, Berend Snoeijer e Matheus Carvalho. A minha família, que mesmo longe nunca deixou de estar presente. 3

4 Sumário 1. Introdução Revisão Bibliográfica Processo de Microfusão Mercado Vantagens do Processo Ceras para Microfusão Materiais e Métodos Misturas Mistura 1 Primeiro Teste Mistura 2 Segundo Teste Mistura 3 Fluxo Normal Ensaios Teor de Cinzas Ponto de Amolecimento Teor de Umidade Contração Resultados e Discussões Teor de Cinzas Ponto de Amolecimento Teor de Umidade Contração Conclusão Bibliografia Anexo A Histórico da Empresa Anexo B Cronograma de Estágio

5 1. Introdução O presente trabalho será baseado nas atividades desenvolvidas durante o VI estágio curricular na empresa Sulmaq S/A, na unidade de Microfusão, compreendido entre 06 de setembro a 17 de dezembro de O processo de microfusão dito como cera perdida é um processo em franco desenvolvimento. A evolução técnica e científica vem exigindo o desenvolvimento de ceras para o processo com propriedades mais adequadas para a função a que se destinam, estando em constante desenvolvimento, principalmente na busca de redução de custo para tornar o processo de microfusão mais competitivo, surgindo assim uma oportunidade de estudo envolvendo o controle e recuperação da cera. Neste trabalho será abordada uma das atividades desenvolvidas durante o período de estágio, tratando-se de um estudo de viabilidade para utilização de um percentual de cera recuperada em novas formulações para injeção de modelos, hoje realizada com 100 % de cera virgem. Para avaliação da qualidade do processo, serão feitos testes e analisados os resultados comparativos entre a cera virgem, a cera recuperada e a mistura dessas. 5

6 2. Revisão Bibliográfica 2.1 Processo de Microfusão Entre os processos de fundição para a fabricação de peças, destaca-se o de microfusão ou cera perdida, cuja principal característica esta no emprego de modelos consumíveis e na produção de peças com excelente precisão dimensional, máxima liberdade de desenho e detalhes, em uma ampla variedade de metais e ligas que nenhuma outra técnica de fundição possibilita [1]. No processo de fundição de precisão, uma lama cerâmica é aplicada em torno de um modelo para construir o molde que será consumido. Dependendo do tipo de modelo, este também poderá ser consumido. Para a produção dos moldes existem dois métodos distintos: molde sólido e casca cerâmica. Atualmente, os moldes sólidos são mais comuns para a área odontológica e de jóias, sendo as cascas cerâmicas mais utilizadas industrialmente. Quanto aos modelos consumíveis, pode-se agrupá-los em ceras e plásticos. A cera é o material preferido, caracterizando assim o processo de fundição por cera perdida denominado também de microfusão [2] Mercado Falar em números do segmento de microfusão pode dar uma falsa idéia da importância desse segmento, principalmente ao compará-lo com o mercado de fundição como um todo. Enquanto o mercado como um todo tem por volta de empresas, nesse segmento encontramos 25 a 30 empresas. Quando se fala da produção do setor de fundição, que hoje supera a casa das 3 milhões de toneladas, essas empresas juntas produzem cerca de 8 a 9 mil toneladas/ano. Porém, é importante ressaltar o valor agregado de uma peça microfundida comparado a uma peça fundida comum e o estágio tecnológico desenvolvido, permitindo a exportação de mais da metade de sua produção [3]. A América do Norte se mantém como o maior produtor de fundidos de precisão, sendo responsável por 37 % do total de vendas mundial. O levantamento atual das vendas mostra a distribuição do setor, subdividida em fundidos de alto valor agregado, indústria automotiva e outros mercados. O 6

7 setor de fundição de precisão no Brasil apresentou crescimento nos últimos 10 anos, praticamente triplicando o número de empresas e conta atualmente com aproximadamente 30 empresas, localizadas nas regiões Sul e Sudeste do Brasil. Em 2007, o Brasil produziu entre 8 a 9 mil toneladas de peças fundidas por fundição de precisão, versus 3 milhões de toneladas de produtos fundidos. Os dados estatísticos mundiais a respeito das indústrias de fundição de precisão são positivos e mostram a importância do investimento em tecnologia como diferencial dos países que têm se destacado em componentes fundidos [4]. 2.3 Vantagens do Processo O processo de fundição por cera perdida compete com a maioria dos processos de conformação e oferece algumas vantagens únicas. Os benefícios deste processo incluem liberdade de projeto, estreitas tolerâncias, excelente acabamento superficial, reprodutibilidade, redução de custos com minimização ou eliminação de usinagem e montagem de peças [5]. As peças podem ser produzidas em vários tipos de ligas e em uma faixa de peso que pode variar de gramas a centenas de kilogramas. Abaixo estão mostrados alguns aspectos importantes deste processo [5]: - Custo inicial baixo com ferramental: os custos iniciais com ferramental são mais baixos que para a maioria dos processos de conformação; - Eliminação de desperdícios: o processo permite obter peças no tamanho desejado. Como resultado há uma necessidade mínima de usinagem ou dispensa desta, o que torna mínima a importância de adotarem-se ligas fáceis de usinar, aumentando a gama de opções, possibilitando a fabricação em ligas mais baratas, com conseqüente economia em tempo de usinagem e custos de material; - Flexibilidade e capacidade de projeto: o processo oferece diversas escolhas de ligas e uma flexibilidade ilimitada de projeto para configurações internas e externas; 7

8 - Estreitas tolerâncias: o processo de fundição de precisão produz as mais estreitas tolerâncias para uma grande variedade de ligas quando comparado com outros processos de fundição; - Acabamento superficial: um acabamento superficial de aproximadamente 125 RMS (rugosidade média quadrática) é típico para fundidos de aço. Nenhum outro processo de fundição fornece qualidade superficial como o de cera perdida. 2.4 Ceras para Microfusão O desempenho de uma cera para modelos é avaliado na indústria através de propriedades de engenharia necessárias para atender às exigências das diferentes etapas do processo de microfusão, como: ciclo de fabricação do modelo, fidelidade de cópia dos detalhes contidos na matriz de injeção, propriedades físicas a verde adequadas para o seu manuseio na montagem dos cachos, boa aderência a barbotina e alta estabilidade dimensional durante o período de secagem, sendo misturas complexas, compostas por ingredientes relativamente caros, formuladas para produzir modelos de ótima qualidade. As vantagens da utilização de ceras na fundição por molde perdido residem no fato de: - Facilmente se ajustarem às diferentes exigências das fundições por molde perdido e serem compatíveis com outros materiais que alteram suas propriedades; - O baixo ponto de fusão e a baixa viscosidade destes materiais trazem grandes vantagens operacionais durante a produção do molde (preparação do molde, injeção da cera e colagem), sendo depois facilmente extraídos do molde cerâmico, sem a danificar. A injeção da cera a baixas temperaturas e baixas pressões, associadas ao baixo atrito deste material diminuem os custos dos equipamentos e da sua manutenção; - Facilidade de conformação e possuírem uma superfície de baixa rugosidade, a partir da qual se obtêm fundidos com uma excelente qualidade superficial e elevada reprodutibilidade de detalhe; - Possibilidade de reciclagem das ceras após a sua extração com inerentes vantagens econômicas e tecnológicas do processo. 8

9 3. Materiais e Métodos Para o desenvolvimento deste trabalho foram utilizadas as seguintes formulações de cera: - Cera Caldeira: cera utilizada para fabricação de modelos, sendo uma mistura preparada internamente, composta basicamente pelos seguintes componentes: breu, parafina microcristalina e macrocristalina, cera carnaúba e etileno vinil acetato (EVA). Está encontra-se na caldeira de preparação e trata-se de uma cera sem enchimento. - Cera Nova: é a cera para modelos, como acima, após ter sido transportada até a caldeira da injetora através de dutos aquecidos com resistências elétricas. Nas caldeiras de preparação e da injetora, a cera fica em constante agitação para evitar a sedimentação e manter a temperatura uniforme. - Cera Autoclave: é a cera após o processo de deceragem sem passar por nenhum processo posterior, sendo a cera proveniente do final do fluxo. - Cera Recuperada: é a cera utilizada para a confecção dos canais, tratando-se da cera proveniente do processo de deceragem em autoclave, passando por um processo no qual é filtrada e retirado o excesso de água, com acréscimo de parafina macrocristalina para reduzir o ponto de amolecimento e adequá-la ao processo. - Cera mistura: é a cera preparada pela mistura da cera nova com a cera recuperada nas proporções que foi decidido para o trabalho, para não comprometer a qualidade do produto. 9

10 3.1 - Misturas Analisando os custos para a fabricação da cera e a quantidade de material excedente após deceragem não utilizada para injeção de canais, que é vendida a um preço muito abaixo do custo para a empresa (cerca de 3,5 % do valor inicial), decidiu-se por realizar o trabalho com a análise da mistura em um percentual de 50 % de cera nova e 50 % de cera recuperada e comparar os dados obtidos com os das ceras em questão, e de acordo com os resultados verificar a possibilidade de variações neste percentual Mistura 1 Primeiro Teste A primeira mistura foi preparada na caldeira da própria injetora utilizando 32 quilogramas de cera virgem e 32 quilogramas de cera recuperada e deixada misturar durante quatorze horas para homogeneização da massa e da temperatura. Para a avaliação foi decidido injetar o padrão apresentado (Figura 4) e alguns modelos selecionados para avaliação da contração e do acabamento superficial com diferentes geometrias e variações de massa. A injetora foi regulada para uma pressão de fechamento de 5,6 MPa (56 bar) e pressão de injeção de 2 MPa (20 bar), variando o tempo de injeção e de espera de acordo com a geometria e massa dos modelos. Iniciando-se o processo de injeção verificou-se a ocorrência de bolhas na superfície dos modelos, devido à alta temperatura em que se encontrava a mistura, o que gera turbulência durante a injeção causando esse defeito. Após a estabilização do processo e a injeção dos itens propostos, não verificou-se maiores problemas com relação ao acabamento superficial em comparação com a cera 100 % virgem, apenas algumas variações provenientes da quantidade de cera estar baixa na caldeira. Com a injeção e a inspeção do acabamento superficial concluídas, os modelos ficaram em repouso em ambiente com temperatura e umidade controladas para posterior análise da estabilidade dimensional. 10

11 3.1.2 Mistura 2 Segundo Teste A preparação da carga foi novamente realizada na caldeira da própria injetora, nas mesmas proporções, mas com maior quantidade de material, utilizada no fluxo normal. Neste teste decidiu-se pela injeção do padrão e dos mesmos modelos injetados no primeiro teste para comparação e verificação da repetibilidade de forma experimental, e também a injeção de modelos em produção sem muita criticidade com relação ao dimensional e acabamento superficial, e seguir com o fluxo até a entrega ao cliente. Após correta homogeneização da mistura e regulada a injetora com os mesmos parâmetros do primeiro teste, e temperatura da caldeira nas zonas 1 e 2 respectivamente em 58 ºC, especificado 45 ºC - 70 ºC, e 52 ºC, especificado 45 ºC - 65 ºC iniciou-se o processo. Como no primeiro teste, após o processo estabilizado, não ocorreram maiores problemas durante a injeção e com relação ao acabamento superficial, ficando os itens em repouso como no primeiro teste Mistura 3 Fluxo Normal Com os resultados apresentados nos dois testes anteriores, decidiu-se por fazer um teste em maior escala, injetando peças em fluxo normal para confirmar a viabilidade do estudo. 11

12 4. Ensaios Teor de Cinzas O resíduo sólido proveniente dos modelos de cera presente nos moldes após calcinação tende a provocar o aparecimento de defeitos superficiais nas peças fundidas, quando acima de certo limite. Na maioria dos trabalhos consultados é estabelecido um teor máximo de cinzas de 0,05 % para cera de modelos e 0,08 % para cera de canais na queima da cera residual, durante a calcinação dos moldes cerâmicos em temperaturas na faixa dos 1000ºC. Cálculo % Cinzas = [P3 - P1] [P2 - P1] X 100 Figura 1 Cálculo do Teor de Cinzas - P1: cadinho vazio calcinado; - P2: cadinho com dois gramas de cera a ser analisada; Após a pesagem a cera contida no cadinho é queimada totalmente com o auxílio de um bico de Bunsen. Depois de a cera estar queimada, levar o cadinho a um forno mufla com temperatura de 1000 ºC, por onde deve permanecer durante três horas. Passadas três horas, retirar o cadinho do forno mufla transferindo-o para um dessecador, onde deve permanecer durante 12 horas. Após este período pesar o cadinho (P3) Ponto de Amolecimento Diferentemente de outros componentes químicos homogêneos, a cera não funde imediatamente no aquecimento, mas passa por estados intermediários: Sólido plástico semi-plástico semi-líquido líquido Na empresa é determinado o ponto de amolecimento do material com um aparelho que contém uma resistência e um marcador de temperatura, no qual são colocadas amostras de cera de canal e de modelos e verificado a temperatura na qual ocorre o amolecimento destas, sendo um método com 12

13 baixa precisão. Mas para o dia-a-dia este método é viável, pois o crítico é verificar que a cera para canais derreta antes que a de modelos, para evitar problemas futuros, como trincas na casca cerâmica durante o processo de deceragem. Mas para se obter dados mais precisos, desenvolveu-se um método baseado na norma NBR Este se baseia na fusão e colocação da amostra em um molde que consiste em um anel que é mantido suspenso em um banho à temperatura controlada, e, sobre ele é colocado uma bola de aço. O conjunto é aquecido, fazendo com que a amostra amoleça dentro do anel e ceda ao peso da bola que se deslocará a uma determinada distância, sendo neste momento lida a temperatura no termômetro. Figura 2 Dispositivo para Ponto de Amolecimento Análise dos Dados Os resultados são lidos diretamente no termômetro quando a esfera alcança a plataforma inferior de metal, sendo especificado para canais temperaturas de amolecimento entre 50 ºC e 62 ºC, e para modelos 63 ºC e 75ºC. 4.3 Teor de Umidade (Água) Esse método baseia-se na perda por dessecação em estufa e visa determinar a quantidade de substância(s) volátil(eis) de qualquer natureza eliminada(s) nas condições especificadas. 13

14 Procedimento Experimental - pesar um cadinho vazio já calcinado (P 1 ); - adicionar no cadinho dois gramas de cera a ser analisada (P 2 ); - colocar o cadinho em uma estufa previamente aquecida a 100 ºC por onde deve permanecer durante três horas; - passadas três horas, retirar o cadinho da estufa transferindo-o para um dessecador. Retirar o cadinho do dessecador apenas ao término de doze horas; - Pesar o cadinho (P 3 ). Análise dos Dados O cálculo do teor de umidade é feito utilizando-se os valores encontrados de P 1, P 2 e P 3, inserindo-os na seguinte fórmula: [P2 - P3] % Umidade = x 100 [P2 - P1] Figura 3 Cálculo do Teor de Umidade Depois de efetuar o cálculo da porcentagem de umidade encontrada na cera, deve-se fazer uma média entre os três valores encontrados para cada amostra. Análise do Resultado O teor máximo de umidade encontrado na cera, tanto para cera de peça como para cera de canal, deve ser de 0,80% no máximo Contração A variação de volume das ceras na faixa de temperatura de utilização (desde próximo à temperatura de solidificação até a temperatura ambiente) é uma de suas características mais importantes, pois vai influir na precisão dimensional das peças fundidas, na possibilidade de ocorrerem trincas nos moldes cerâmicos durante a secagem ou deceragem, na distorção dos modelos 14

15 na matriz, na ocorrência do dishing (abaulamento das superfícies planas do modelo) e a ocorrência de rechupes. De maneira geral a cera deve apresentar um mínimo de contração, desde a temperatura de injeção até a temperatura ambiente. A estrutura e os componentes usados na fabricação da cera influenciarão na expansão e contração desta, sendo o grau de expansão e contração da cera não uniforme, variando com as mudanças de fases e estruturas durante o aquecimento / resfriamento. Em comparação com os metais a expansão é relativamente alta. Na empresa é utilizado um padrão em forma de escada, no qual é medida a contração linear em alguns pontos, como verificado abaixo. No presente trabalho também serão analisadas as contrações em modelos, baseados nos desenhos de contração da peça para obter-se dados mais confiáveis e em diferentes geometrias. Figura 4 Padrão para Análise da Contração 15

16 5. Resultados e Discussões 5.1 Teor de Cinzas O teste do teor de cinzas visa determinar a porcentagem de impurezas na cera, uma vez que elas podem ser originadas por diferentes maneiras. Uma das explicações encontradas para a existência de cinzas na cera é a degradação da matéria-prima, como o breu, a parafina, o EVA e principalmente a carnaúba. O breu não gera cinzas na cera por ser um composto mineral e passar por um processo de filtração antes de ser utilizado. A parafina e o EVA não produzem quantidade relevante de cinzas durante a queima. Por outro lado, a carnaúba é o componente da cera que mais forma cinzas, isto pelo fato de a cera de carnaúba ser um composto orgânico de origem vegetal, desse modo rompendo ligações de carbono quando submetida a altas temperaturas, gera cinzas. Durante o processo de deceragem também acontece à formação de cinzas, pois a água que fica no interior da autoclave contém resíduos de casca cerâmica, gerando impurezas na cera que será reaproveitada. Na tabela e no gráfico abaixo apresenta-se o percentual de cinzas encontrado na cera para modelos em diferentes injetoras para verificar se há variações no processo, na caldeira de preparação da cera antes de ser transportada para a caldeira da injetora, da cera para canais, da cera logo após deceragem em autoclave e das misturas elaboradas para os dois testes, sendo os resultados apresentados baseados na média de 6 ensaios para cada dado apresentado. Cera % Cinzas Cera Modelos Injetora 3 0,032 % Cera Modelos Injetora 2 0,035 % Cera Modelos Injetora 6 0,031 % Cera Modelos - Caldeira 3 0,040 % Cera Canais - Injetora 0,087 % Cera Usada Autoclave 0,169 % Mistura º teste 0,101 % Mistura º teste 0,054 % Tabela 1 - Teor de Cinzas 16

17 Teor de Cinzas 0,180 Cera Usada Autoclave 0,160 0,140 % Cinzas 0,120 0,100 0,080 0,060 0,040 Mod. Inj. 3 Mod. Inj. 2 Caldeira 3 Mod. Inj. 6 Canais Mistura º teste Mistura º teste 0,020 0,000 Gráfico 1 Comparação do Teor de Cinzas O teor de cinzas para a cera de modelos encontra-se dentro dos limites de tolerância para ambas as injetoras analisadas, assim como a cera da caldeira de preparação e a cera para canais, tendo está limites de tolerância maiores. Observa-se um teor de cinzas elevado na cera logo após o processo de deceragem, o que pode ser explicado pela presença de material refratário residual deste processo, o que comprova a eficiência do processo de filtração para gerar a cera para a confecção dos canais. Na análise das misturas, nota-se uma variação considerável, estando estas acima do limite máximo especificado para a cera de modelos, com maior variação no primeiro teste. Mas acredita-se que estes valores podem ter sido influenciados por alguma variação do próprio processo e nos ensaios, pois no segundo teste os valoras apresentados, representados pela média, estão entre os valores encontrados para a cera de modelos e de canais, o que já era esperado, Com a média dos valores da mistura 2, este ficou acima do limite máximo especificado para a cera de modelos, mas como os modelos não apresentaram variações com relação ao acabamento superficial, este acréscimo no limite pode ser considerado aceitável 17

18 5.2 Ponto de Amolecimento Ponto de Amolecimento Temperatura (ºC) 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 Cera Modelos Cera Canal Cera Autoclave Cera Modelos 66,80 Cera Canal 64,03 Cera Autoclave 61,50 Mistura ,0 Mistura ,50 1 Mistura Mistura Gráfico 2 Temperatura de Amolecimento As temperaturas apresentadas no gráfico 2 são médias de três medições. Observa-se a cera para modelos com temperatura de amolecimento mais alta, o que era esperado, principalmente com relação à cera para canais, pois na etapa de deceragem, está deve amolecer antes, garantindo uma deceragem contínua, sendo que se ocorrer o inverso, poderá ocasionar trincas ou até mesmo o quebra da árvore cerâmica. E cera para canais encontra-se fora do especificado (50 ºC à 62 ºC), mas estando abaixo da cera para modelos, mas esta diferença considera-se aceitável, até por uma questão de redução de custos. As temperaturas das misturas ficaram próximas as dos canais, sendo que a mistura dois ficou um pouco acima, mas praticamente é a média entre a temperatura de canais e de modelos. A preocupação com a mistura dois é devido à neste teste haverem alguns modelos em produção, que passariam pelo processo de deceragem, e com as temperaturas muito próximas gerar problemas na casca cerâmica, mas decidiu-se por manter o fluxo normal, sem alterar a cera para canais, não se encontrando problemas com relação a isto. 18

19 Já para a mistura em produção, o ponto de amolecimento apresentou valores iguais as misturas apresentadas no gráfico 2, sendo corrigido o ponto de amolecimento para os canais para gerar a continuidade necessária na deceragem. Com o desenvolvimento do novo método de ensaio, conseguiu-se uma precisão nos resultados, como esperado, observa-se a temperatura de amolecimento das misturas no intermédio entre as temperaturas dos modelos e dos canais. A cera após o processo de deceragem apresentou uma temperatura de amolecimento mais baixa, devido ao processo na autoclave, no qual a cera é exposta, na fusão, a vapor de água a altas temperaturas e pressões das autoclaves e, na posterior remoção da água retida na cera por aquecimento e agitação mecânica. 19

20 5.3 Teor de Umidade Teor de Umidade 0,350 0,300 Mistura 1 Mistura 2 % Umidade 0,250 0,200 0,150 0,100 Nova Autoclave 0,050 Canal 0,000 1 Nova 0,155 Canal 0,029 Autoclave 0,100 Mistura 1 0,291 Mistura 2 0,312 Gráfico 3 Teor de Umidade Nota-se uma variação do teor de umidade entre os lotes analisados, mas sempre abaixo do limite máximo, não interferindo na qualidade do processo. Observa-se a diferença nos teores encontrados na cera após autoclave e na cera para canais, podendo-se concluir que o processo para a recuperação da cera é eficaz com relação à retirada do excesso de umidade. O teor mais elevado observado na cera nova é devido a alguns componentes da cera possuir água em sua composição em teores significativos, como a parafina e a carnaúba. Um dos princípios da recuperação da cera é a retirada do excesso de água, assim, de acordo com os resultados apresentados comprova-se a eficiência do dispositivo para recuperação da cera utilizado na empresa. 20

21 5.4 - Contração Como citado acima, para análise da contração foram injetados e analisados o padrão apresentado na figura 6 e alguns modelos selecionados para obter maior confiabilidade nos resultados, mas neste trabalho serão apresentados apenas os resultados obtidos com a análise do padrão, devido ao sigilo requerido pela empresa. Abaixo apresenta-se os resultados obtidos nos testes, sendo as medidas apresentadas uma média de 5 corpos de prova. Medidas (mm) Contração (%) Tipo Cera F D A Espessura F D A Espessura Nova 1 99,25 98,80 98,48 14,88 0,75 1,20 1,52 0,80 Desv. Pad. 0,0283 0,0424 0,0495 0,0141 Mistura 1 99,29 98,80 98,51 14,89 Dev. Pad. 0, ,0071 0,0071 Nova 2 99,19 98,78 98,50 14,89 Desv. Pad. 0,015 0,0497 0,0435 0,0265 0,71 1,2 1,50 0,77 0,81 0,96 1,50 0,77 Mistura 2 99,17 98,67 98,38 14,88 Desv. Pad. 0,0089 0,019 0,0103 0,0117 Tabela 3 Análise Dimensional do Padrão nos Testes 0,83 1,33 1,62 0,79 Observando a tabela 2, nota-se no primeiro teste uma tendência da mistura em contrair menos comparado com a cera nova. Já no segundo teste, observa-se o contrário, com a cera nova tendendo a contrair menos, podendo está diferença ter sido ocasionado devido à injeção dos padrões não terem sido realizadas no mesmo dia, podendo ter ocorrido variações nas condições de injeção e do ambiente, como diferença nas temperaturas de injeção, modo de preparo das misturas e resfriamento. Na empresa, os ferramentais são projetados para uma contração total de 3 %, sendo este percentual referente às variações decorrentes da cera, revestimento e do próprio metal. Sendo assim, o interessante para a mistura da cera, é possuir uma contração o mais próxima possível da cera nova, evitando um re-trabalho nos ferramentais. 21

22 Os resultados apresentados abaixo referem-se às medidas referentes ao início do desenvolvimento de um histórico para contração da cera e da mistura realizada para injeção de modelos em fluxo normal. Medidas (mm) Contração (%) Tipo Cera F D A Espessura F D A Espessura Nova Lote A 99,29 98,89 98,48 14,90 0,71 1,11 1,52 0,67 Desv. Pad. 0,015 0,037 0,023 0,007 Nova - Lote B 99,28 98,94 98,73 14,90 Desv. Pad. 0,017 0,022 0,027 0,005 Nova Lote C 99,31 98,95 98,64 14,90 Desv. Pad. 0,010 0,056 0,052 0 Mistura Lote D 99,31 98,82 98,51 14,90 Desv. Pad. 0,008 0,012 0,030 0,005 Mistura Lote E 99,32 99,0 98,65 14,89 Desv. Pad. 0,008 0,018 0,014 0,010 Mistura Lote F 99,35 99,08 98,82 14,93 Desv. Pad. 0,010 0,023 0,023 0,008 Mistura Lote F 99,43 99,20 98,99 14,94 Desv. Pad. 0,007 0,028 0,057 0,028 0,72 1,06 1,27 0,64 0,69 1,05 1,36 0,67 0,69 1,18 1,49 0,64 0,68 1,0 1,35 0,51 0,65 0,92 1,18 0,48 0,57 0,80 1,01 0,40 Mistura Lote G 99,27 98,92 98,67 14,91 Desv. Pad. 0,084 0,094 0,077 0,012 Tabela 2 Análise Dimensional do Padrão em Produção 0,73 1,08 1,33 0,60 Analisando a tabela 3, nota-se uma tendência da cera mistura em contrair menos em comparação com a cera 100 % virgem, como verificado em um dos testes. O lote F foi medido nas condições normais de temperatura e umidade e também em condições diferentes, para analisar o comportamento da cera, e os resultados demonstram uma grande sensibilidade deste material em condições variáveis, o que comprova que as variações ocorridas entre os testes 1 e 2 podem ter sido ocasionados por este motivo, como citado acima. O lote G trata-se da cera após a deceragem da primeira mistura, apresentado contração maior em relação a primeira mistura, aproximando-se da cera virgem. 22

23 De maneira geral, a contração linear, que é uma propriedade que garante o cálculo da precisão dimensional, não apresentou variações significativas, tanto com relação às dimensões do padrão apresentado acima como nas dimensões dos modelos analisados. Com a análise de alguns modelos injetados com a cera nova e com a cera mistura, nota-se que a cera mistura possui uma tendência a contrair menos em relação à cera nova, mas a diferença não é significativa a ponto de justificar uma alteração de ferramentais, mantendo-se praticamente constante. 23

24 6. Conclusão Analisando os resultados obtidos no desenvolvimento deste trabalho podemos fazer algumas conclusões, como: - a realização dos testes de avaliação da cera são relativamente simples de serem realizados e com boa precisão; - o método de mistura da cera foi eficaz, mantendo-se a qualidade das peças e a contração, fator essencial para o sucesso do trabalho, mantendo-se praticamente constante; - com as propriedades apresentadas na mistura das ceras, concluí-se que esta pode ser usada para fabricação de modelos sem perdas, desde que sejam tomados cuidados na preparação da mistura; - se o processo for implantado, os ensaios realizados para este trabalho, devem ser implementados para garantir a qualidade da cera; - analisando os custos, se aprovado o uso da mistura nessas proporções, implicará em uma redução de R$ ,00 ao ano, sendo este valor variável, devido à instabilidade em que se encontra o mercado das matérias-primas utilizadas neste processo. Este trabalho está ainda em fase de desenvolvimento, devido ao grau de exigência para este material, sendo gradativamente realizadas produções em peças com maiores dificuldades de injeção e exigências, para confirmar a viabilidade de substituição da cera, mas de acordo com os primeiros resultados há a perspectiva de substituição sem perda de qualidade. Anteriormente a aprovação do processo proposto neste trabalho, deve-se verificar a quantidade de fluxos na qual a cera manterá suas propriedades compatíveis com o exigido pela empresa, pois em um determinado momento está irá saturar, não atingindo mais a reprodutibilidade necessária, cabendo um estudo mais profundo de uma possível modificação de composição ou acréscimo de alguma matéria-prima a mistura para aumentar a vida útil desta sem perda significativa de propriedades, acreditando-se que a correta escolha do produto aliado a um rigoroso processo e controle de qualidade pode gerar benefícios e redução de custos, tornando o processo ainda mais competitivo. 24

25 Como sugestão para um trabalho fututo seria uma análise mais detalhada quanto a composição química de forma qualitativa e quantitativa, sendo a princípio uma análise mais apropriada por cromatografia líquida de alta eficiência (High Performance/Pressure Liquide Chromatography), (HPLC), por ser o material uma matriz complexa e com hidrocarbonetos de alto peso molecular, sendo necessário para análise quantitativa a construção de uma curva de calibração, que além de ser um método que requer tempo para execução tem um custo relativamente alto. Mas se o trabalho for implantado, sugere-se está análise para gerar maior conhecimento a cerca desta matéria-prima fundamental para o processo. A realização do estágio na empresa Sulmaq foi de grande valia pela liberdade e confiança depositada nos trabalhos e experimentos realizados e principalmente por atribuir valores imprescindíveis para a vivência no mercado de trabalho, agregando valores pessoais e técnicos, agradecendo mais uma vez a oportunidade cedida pela empresa para a realização do VI estágio curricular. 25

26 7. Bibliografia [1] OLEFINES, B. Review of Investment Casting Wax. Foundry Trade Journal 2004 [2] HORTON, A.H., Investment Casting, in Annual Handbook Metal Park, vol. 15, 1988 [3] Revista da Abifa, Janeiro 2008 [4] Revista da Abifa, Julho [5] FONDERIE DE PRECISION A MODELE PERDU, Syndicat Géneral des Fondeurs de France, 1990, PYC Édition 26

27 8. Anexo A Histórico da Empresa A Sulmaq Microfusão iniciou suas atividades em 1989, tendo como objetivo inicial fabricar peças diversas para uso próprio da Sulmaq, fabricante de equipamentos para indústria da carne. Baseada em uma filosofia de trabalho que permeia todas as empresas do Grupo Bruno Roos, a Sulmaq Microfusão está focada na busca contínua da inovação e soluções em microfusão, a fim de atender as perspectivas de seus clientes. Atualmente a empresa fabrica peças microfundidas de alta precisão para as mais diferentes aplicações, com uma produção superior a 80 toneladas ao mês, sendo que mais de 50% desse total são produzidas para o segmento automotivo. Atendendo as rígidas demandas do mercado de peças microfundidas, a Sulmaq Microfusão adaptou-se aos padrões internacionais de qualidade, conquistando certificações importantes, como a ISO 9001, concedida em 1997, ISO 9001/2000, em 2004 e ISO TS 16949, em Isso comprova, ainda mais, a preocupação da empresa em fornecer produtos e serviços de alta qualidade. Parte integrante do Grupo Bruno Ross de empresas, fundado em 1950 e com participação no segmento industrial, de revenda de veículos e utilitários e agropecuário, a Sulmaq Microfusão se destaca a cada dia pela inovação, qualidade e preocupação constante em oferecer soluções diferenciadas e eficientes aos seus clientes. 27

28 9. Anexo B Cronograma de Estágio Cronograma de Estágio Período: 06/09/ /12/2010 Estagiário: Eduardo Schoppen Bordin Setembro Outubro Novembro Dezembro Estudo Reaproveitamento de Canais x x x x x Trabalhos na Cera x x x x x x x x x x x x x x x Trabalhos no Revestimento x x x x Projeto Reutilização Casca Cerâmica x x x x x Análise de Falhas x x x x x x x x Curso Lean Manufacturing x Curso FMEA x 28