Panela de Alumínio Fundido Fábio Maldonado Azuaga: Centro Universitário Anhanguera de Campos Grande, Curso de Engenharia de Produção. MS, Brasil. Fernanda Nayara Schmitt Finger: Centro Universitário Anhanguera de Campos Grande, Curso de Engenharia de Produção. MS, Brasil. Gustavo Dahm: Centro Universitário Anhanguera de Campos Grande, Curso de Engenharia de Produção. MS, Brasil. Thiago Moraes Menezes: Centro Universitário Anhanguera de Campos Grande, Curso de Engenharia de Produção. MS, Brasil. Michel dos Santos*: Centro Universitário Anhanguera de Campos Grande, Curso de Engenharia de Produção. MS, Brasil. E-mail: michel.ssilva@anhanguera.com 1 Introdução A fundição é um processo de fabricação de peças metálicas que consiste em encher com um metal liquido, em nosso caso o escolhido foi o Alumínio (Al), a cavidade de um molde com o formato e medidas da peça a ser fabricada, escolhemos uma panela de alumínio devido a praticidade e dimensões menores aos outros objetos, de maneira geral a fundição é um dos processos mais antigos e versáteis comparados aos outros. A fundição tem sua principal vantagem obter de maneira econômica peças com geometrias complexas, é também um processo de fabricação inicial porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas. Existem vários tipos de fundição, escolhemos a fundição em areia porque os moldes de areia são os que suportam melhor as altas temperaturas de fusão para produção de peças de alumínio, que foi o material designado, A fundição em moldes de areia verde não tem nada a ver com a cor verde. O processo tem esse nome somente porque a mistura com a qual o molde é feito mantém sua umidade original, quer dizer, não passa por um processo de secagem. A matéria-prima para esse tipo de moldagem é composta basicamente por um agregado granular refratário chamado de areia-base que pode ser sílica, cromita ou zirconita, mais argila (como aglomerante) e água.tanto metais ferrosos quanto não-ferrosos podem ser fundidos nesse tipo de molde. Os moldes são preparados, o metal é vazado por gravidade, e as peças são desmoldadas durante rápidos ciclos de produção. Após a utilização, praticamente toda a areia 3
(98%) pode ser reutilizada. Esse processo de moldagem é facilmente mecanizável, sendo realizado por meio de máquinas automáticas ou manualmente, que foi o nosso caso, primeiramente fizemos os moldes de madeiras, logo compactamos a areia verde em seus devidos moldes junto a panela, com os moldes prontos e o alumínio derretido iniciamos o processo de fundição, tínhamos em mente que conseguiríamos logo na primeira tentativa, porém, fomos enganados pela nossa própria mente vamos nos novamente refazer os moldes e derreter mais alumínio e refazer todo o processo, entre erros e acertos chegamos a uma panela razoavelmente aceitável. Os objetivos desse estudo foram desenvolver a panela trabalhando com alumínio derretido e areia verde; entender o funcionamento do trabalho de fundição, em questão da vazão aplicada na areia; e bservar as diferentes formas e temperaturas de se fundir um material. 2 Material e Métodos Utilizamos de inúmeros matérias para poder derreter e fazer a forma, sendo eles: alicate; alumínio; areia comum; areia verde; bastão de ferro; cadinho; caixa de madeira (molde); capacete; escova de aço; esmerilhadeira; haste de suporte do cadinho; jaleco de proteção contra respingo; jaleco; luva de alta temperatura; mufla; óculos de proteção; panela modelo; pincel; e talco. Observamos métodos e vídeos postados na internet e ensinamentos do professor, com isso elaboramos nossa panela de alumínio derretido. Primeiramente colocamos o alumínio para derreter em um cadinho dentro de uma mufla a 800 C, o qual demora em média 40 min para ficar pronto, em seguida, preparamos a caixa de madeira com a forma de panela e a areia verde, sendo ela bem compacta para que não se quebrasse no momento de virar ou a forma ficar errada. Feito a forma dos dois lados utilizamos de um pincel para fazer a limpeza e retirar o excesso de areia, adicionando talco para que as partes não grudassem uma na outra. Com o bastão de ferro, de aproximadamente 2 cm de diâmetro, atravessamos a forma de areia, sendo um buraco na parte do cabo da panela e outro na parte já da panela, para que o alumínio pudesse entrar com facilidade e sair no outro extremo, mostrando assim que a forma da panela foi toda preenchida com o alumínio derretido. Com a forma toda pronta, pegamos o alumínio já totalmente derretido e despejamos dentro do buraco, observando a outra extremidade na saída do alumínio, sabendo assim que a forma foi toda preenchida. Esperando aproximadamente 5 minutos para que todo alumínio se solidificasse bem, desfizemos a forma de areia e retiramos com cuidado, na ajuda 4
de um alicate, a panela ainda quente, sendo ela quase pronta, faltando apenas o acabamento. No acabamento final utilizamos escova de aço para limpeza e a esmeriladora para retirar rebarbas, sendo trabalhada com atenção e precaução para não danificar a panela. 3 Resultados e Discussão Para a confecção da panela de alumínio, utilizou-se a areia verde para se fazer o molde da panela; porém a quantidade de areia verde adquirida não foi suficiente, sendo utilizada areia comum e um pouco de água para a mistura. Esta mistura não atingiu a liga esperada, de modo que ao introduzir o alumínio já derretido no molde de areia a água evaporava e a areia comum não oferecia resistência para o molde, assim o alumínio se espalhava por entre os grãos de areia não resultando no molde correto da panela. O ponto de fusão do alumínio é cerca de 660 ºC, utilizou-se inicialmente 800 ºC para derreter o alumínio, porém ao despejar o alumínio fundido no molde de areia observou-se que o mesmo não escoava de forma contínua por estar muito denso, solidificando no decorrer da fôrma. Deste modo, aumentou-se a temperatura do forno para 1000 ºC, melhorando o escoamento, permitindo que o alumínio percorre-se todo o molde até a outra abertura para só então solidificar. A espessura da panela modelo também influenciou no escoamento do fluido, notou-se esta diferença pois o cabo da panela sempre preenchia de modo exato (sendo a parte mais grossa da panela) e o seu corpo saia danificado, não preenchendo todas as partes; quanto mais espeça a panela melhor o alumínio irá percorrer o molde, resultando em uma panela idêntica ao seu modelo. Como sugestão para novos estudos na área, recomenda-se que a panela modelo escolhida tenha espessura maior que 04 mm, assim como para a fundição do alumínio que o mesmo esteja acima de 1000ºC (não ultrapassando seu ponto de ebulição cerca de 2470ºC); todo o molde de areia deve ser feito de areia verde, ao qual já possui a liga correta, ou que seja feita de forma artesanal, utilizando arreia de enxurrada, terra, pó de carvão e água, até que se alcance a liga perfeita. 4 Conclusão Finalmente entre erros e poucos acertos, levaremos o aprendizado de ter realizado e vivenciado um experimento muito importe durante a nossa formação acadêmica. Concluímos 5
que apesar de ser trabalhoso o processo de fundição por areia verde seria um dos mais simples e menos trabalhosos a ser realizado, além de estar ao nosso alcance, tivemos a dificuldade de encontrarmos a areia verde em nossa cidade e com isso tivemos que encomendar de outro estado, fazendo com que perdêssemos tempo para iniciar o experimento. Trabalhos como este nos levam a sair da rotina e colocar em pratica o que tínhamos aprendido na teoria em aula sobre processos de fabricação. Queríamos poder ter entregue um produto final que seria aceitável, mas enfrentamos diversos fatores tais como: tempo, ambiente, matéria prima insuficiente, medidas irregulares, ponto de fusão do alumínio baixo, fazendo com que ele se solidificasse muito rápido quando despejados nas formas, cavidades para despejo do alumínio estreitas e a insegurança de fazer um projeto desse pela primeira vez, observamos algumas desvantagens neste processo ao decorrer do experimento como a instabilidade dimensional da areia, o controle dela, acabamento. E também observamos inúmeras vantagens tais elas: custo do processo, as caixas de moldagem ficam prontas para reutilização em pouco tempo, e como diz nas pesquisas, menor possibilidade de surgimento de trincas. Enfim tivemos a grande experiência e conhecimento de como são feitas as peças metálicas que usamos em nosso dia a dia desde uma simples panela ou até mesmo um complexo bloco de um motor de um carro, este experimento fez darmos o devido valor de como são feitas e todos aparato para fabricação das peças ou objetos e fazem parte de nosso cotidiano. Como engenheiros em formação, devemos pensar e inovar para um futuro melhor, tangível para inovações em processos de fabricação e suas aplicações, não podendo esquecer do crescimento sustentáveis. Referências FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE (ALUMÍNIO). Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=tzqrhk8onhw>. Acesso em: 20 set. 2017. FUNDIÇÃO. Disponível em: <http://mmborges.com/processos/conformacao/cont_html/fundicao.htm>. Acesso em: 8 nov. 2017. PROCESSO DE FUNDIÇÃO. Disponível em:<http://joinville.ifsc.edu.br/~valterv/processos_de_fabricacao/aula%202%20processo%2 0de%20Fundicao.pdf>. Acesso em: 10 nov. 2017. PROCESSOS DE FUNDIÇÃO. Disponível em: <ftp://ftpaluno.umc.br/aluno/henrique_marcelino/fabrica%e7%e3o_mec%e2nica_1/livro 6
_Prof_Fernando_Penteado_FM1/Fundi%E7%E3o1.doc>. Acesso em: 18 set. 2017. TUTORIAL: PREPARANDO AREIA PARA MOLDE DE ALUMÍNIO FUNDIDO. Disponível em:<https://www.youtube.com/watch?v=yqbsvsp3lsu>. Acesso em: 13 set. 2017. 7