Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos Santos Email: m.gasparin@globo.com ETEC Jorge Street Revisão: 01 de 03/02/2016 AULA-04 1
Dia/Mês Tecnologia Mecânica III Cronogramas de Aula TEMA 15/02 Apresentação : Princípios de Solidificação. Fundição e fusão dos metais. 22/02 Introdução a Processos Metalúrgicos tipos de Processos Fundição e tipos de processos de Fundição 29/02 Considerações - Desenho da Peça e Projeto do Modelo 07/03 Processos de Moldagem Moldagem em Areia, Moldes Metálicos Tipos e Máquinas, Fundição Investimento Casting ou Cera Perdida ( de Precisão) 14/03 Processo de Fundição em Cascaou Shell Molding, Moldagem Cerâmica, Fundição Centrífuga, Fusão de Metais - Tipos de Fornos 21/03 Fusão de Metais Tipos de Fornos, Desmoldagem, Limpezae rebaração, Controle de Qualidade 28/03 Prova 04/04 Resultados Prova 11/04 Introdução Processos de Conformação Mecânica 18/04 2
Data/Mês Cronograma de Aulas TEMAS 3
Metodologia de Aula Aulas serão expositivas através de projetor; Material será disponibilizado para os alunos através sala virtual. Teremos uma P1, serão questões dissertativas; P2 seguirá mesmos tipo de questões da P1, isto é, dissertativas. 4
Bibliografia: 1. Tecnologia Mecânica Processos de Fabricação e Tratamento Vicente Chiaverini Ed. MacGrawHill 2ª Edição. 2. Metalografiados Produtos Siderúrgicos Comum HubertusColpaert Ed. Edgard Blücher Ltda 3ª Edição. 3. Aços e Ferros Fundidos Vicente Chiaverini Ed. ABM. 5
A) Moldagem em Areia Pode ser feita: 1) Manualmente (com soquete manual ou pneumático); 2) Mecanizada. Para máquinas temos: a) máquinas de compressão; b) máquinas de impacto; c) máquinas de compressão vibratória; d) máquinas de sopragem; e) máquinas de projeção centrifuga. 6
A moldagem mecânica é empregada nas fundições modernas, para produção seriada. Os machos são normalmente secados em estufas entre 150-250 C, na sua confecção, os aglomerantes mais usados são: resinas; piche; melaço; dextrina ou mogul. 7
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B) Moldagem em Areia Seca ou Molde Estufado A areia contém aditivos orgânicos para melhorar suas características, a secagem tem lugar em estufas apropriadas a temperaturas quem variam de 150-300 C. As vantagens dos moldes estufados são: maior resistência a pressão do metal líquido; maior dureza; maior permeabilidade; melhor acabamento das peças fundidas. Este processo é empregado em peças que exige um melhor acabamento. 9
C) Processo de Moldagem com CO2 Utiliza-se para fabricação de moldes e machos para peças de qualquer dimensão. No processo, os moldes são confeccionados em madeira ou alumínio, também pode ser em resina. A areia é do tipo aglomerada com silicato de sódio (2,5% a 6,0% em peso), depois de compactado, são eles submetidos a injeção de gás CO2 através da secção. 10
Ocorre uma reação entre CO2 + Silicato de sódio = Sílica Gel + carbonato de sódio + H2O. Resulta no endurecimento do molde, em tempo relativamente curto. Não há necessidade de estufagem, alcançadose elevadas propriedades de dureza e resistência. 11
D)Processo de Moldagem Plena Neste processo são empregados modelos de espuma poliestireno. Blocos e chapas deste material podem ser cortados, gravados e colados em formatos dos mais variados. Como o peso é pequeno (16Kgf/m³), permite a confecção de modelos de grandes dimensões. A moldagem é feita do mesmo modo que os modelos de madeira. Quando o metal líquido é vazado no molde, ele vaporiza o poliestireno e preenche os espaços vazios. 12
Vantagens: Não há necessidades de confecção de modelos com placa, ângulos de saída e cantos arredondados. Pouco ou nenhum aglomerante na mistura da areia; Redução da quantidade de machos; Mão de Obra(MOD) menos qualificada. 13
Desvantagens: Gás gerado pela queima poliestireno; Acabamento da superfície mais grosseira. 14
E) Moldes Metálicos Os processos que utilizam moldes metálicos são: Fundição em Molde Permanente; Fundição sob pressão. 15
E.1 Moldes permanentes A aplicação mais conhecida é da fundição de lingotes, peças de forma regular, cilíndrica ou prismática, que irão sofrer posteriormente processo mecânico. Os moldes são chamados de Lingoteiras, em geral as lingoteirassão interiças, ou com o fundo constituído de uma placa sobre a qual o corpo da lingoteira se aplica. 16
Os tipos verticais são empregados para a fundição de lingotes de aço. Os tipos horizontais são utilizados para metais e ligas não ferrosas. Moldes permanentes mistos são empregados para fundição de cilindros de laminação (coquilhado). 17
Os moldes permanentes são feitos de aço ou ferro fundido. O processo do molde permanente consiste em duas ou mais partes alinhadas e fechadas, de modo a formar a cavidade correspondente a forma da peça. Depois que o metal solidifica, o molde é aberto e a peça é retirada manualmente. 18
E.2 Fundição sob Pressão Consiste em forçar o metal liquido, sob pressão, a penetrar na cavidade do molde, chamado de matriz metálica. Devido a pressão, isto é, alta velocidade de enchimento da cavidade do molde, o processo possibilita a fabricação de peças complexas e de paredes finas que os processos por gravidade não permitem. 19
A Matriz construída em duas partes, herméticamentefechadas no momento do vazamento do metal líquido, sendo usada fria ou aquecida na temperatura do metal líquido. Após o metal líquido preencher a cavidade da matriz e os canais de alimentação, mantém-se a pressão durante o processo de solidificação do metal até que se complete. 20
A seguir a Matriz é aberta e a peça é extraída ou expelida por pinos extratores (quando aplicado) e a seguir se faz a limpeza da matriz e à sua lubrificação. 21
Vantagens: 1) Produção de Formas Complexas; 2) Produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas; 3) Alta capacidade de produção; 4) Produção de peças praticamente acabadas; 5) Algumas Peças possuem maior resistência que se fundidas em Areia(Alumínio). 22
Desvantagens: são 4 desvantagens: 1) Dimensões das peças limitadas, pesos até 25 Kgs; 2) Pode haver dificuldade de evasão do ar retido no interior da matriz, provocando porosidades, dependendo dos contornos das cavidades e dos canais de alimentação; 23
3) Equipamentos e acessórios de alto custo, processo só é econômico na produção de altos volumes; 4) Processo empregado em ligas com ponto de fusão não superior às das ligas de Cobre (1083º C). 24
No projeto da Matriz é muito importante adequação de todas as peças acessórios que constituem o sistema de injeção, extração da peça, refrigeração da matriz e etc. As máquinas de fundição sob pressão é dotada de duas mesas: uma fixa, onde se localiza metade da matriz; 25
E outra móvel onde se localiza a outra metade da matriz, o sistema de extração da peça e o sistema de abertura, fechamento e travamento da máquina. 26
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As máquinas de fundição sob pressão obedecem a dois tipos básicos: a) Máquina com Câmara Quente; b) Máquina com Câmara Fria. 30
a) Máquina com Câmara Quente: o metal utilizado é fundido a uma baixa temperatura e não ataca o material do cilindro e pistão de injeção; Este cilindro pode ser colocado diretamente no banho do metal líquido. As peças fundidas neste tipo de máquina pesam poucas gramas até cerca de 25 kgs. Sua capacidade de produção, dependendo do grau de mecanização e do tipo da peça, varia de 50 a 500 pçs/hora. 31
b) Máquina de Câmara Fria: o metal fundido ataca o material do sistema de bombeamento (cilindro e pistão), não podendo estar em contato com o metal líquido. A câmara de pressão é montada horizontalmente com um orifício de vazamento no topo da parede da câmara. 32
O contato desta parede com o metal fundido ocorre somente no momento do vazamento. São máquinas para fundição de Alumínio, Magnésio e Ligas de Cobre. As máquinas de câmara fria são do tipo vertical. 33
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E-3) Fundição por Centrifugação O processo consiste em vazar-se metal líquido num molde dotado de movimento de rotação, de modo que a força centrífuga provoque uma força, além da gravidade, ao qual o metal líquido vai de encontro as paredes do molde onde irá se solidificar. Exemplo: tubos de ferro fundido para linhas de suprimentos de água. 35
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E-4) FUNDIÇÃO DE PRECISÃO E-4.1) FUNDIÇÃO EM CERA PERDIDA O processo utiliza um molde obtido pelo revestimento de um modelo(consumível) com uma pasta ou argamassa refratária que endurece à peça que se deseja produzir. Vazado metal líquido no interior do molde e solidifica a peça, o molde é inutilizado posteriormente. 41
Em comparação as outros processos, tanto o modelo como o molde são inutilizados. O modelo consumível é confeccionado a partir de matrizes, cujas as cavidades correspondem à forma do modelo, está matriz é praticamente permanente. 42
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Vantagens: a) Possibilidade de produção seriada de peças de formas complexas; b) Possibilidade de reprodução de pormenores precisos, cantos vivos, paredes finas e etc. Em resumo, maior precisão dimensional e superficial. c) Utilização de qualquer metal ou Liga; 48
d) Algumas peças são produzidas, sem necessidades de usinagem posterior; e) O processo permite controle do tamanho e contornos de grão, solidificação direcional e orientação granular, o que resulta em controle mais preciso das propriedades mecânicas; f) O processo pode usar atmosfera protetora ou sob vácuo, para que exija tais condições. 49
Desvantagens: a) As dimensões e pesos são limitadas, normalmente até 5 kg; b) Pesos de 5 até 25 kgs, o investimento é muito alto. Exemplos de peças obtidas: a) Peças estruturais para Indústria Aeronáutica, ligas de Alumínio e aço inoxidável; 50
b) Peças para motores de avião, aço inoxidável, ligas resistentes ao calor e etc.; c) Sistema de combustão de aviões, em aço inoxidável e ligas de alumínio; d) Instrumentos de controle de avião, de alumínio e suas ligas, ligas de cobre berílio, ligas de magnésio, ligas de bronze silício, e etc. 51
e) Em equipamentos aeroespacial, alumínio e aço inoxidável; f) Em motores elétricos; g) Em armamentos de pequeno porte; h) Em equipamentos médicos e odontológicos, e etc. 52
QUESTIONÁRIO: 1) Quais as vantagens da moldagem em areia seca ou molde estufado? 2) Explique o Processo de moldagem em CO2? 3) Quais são as vantagens do processo de moldagem plena? 4) Quais os tipos de processos que usam moldes metálicos? 5) Que tipo de metal ou liga os moldes permanentes permite fundir? 53
6) Quais as vantagens em utilizar o processo de molde permanente em comparação ao processo em areia? 7) Porque o Processo de molde permanente é limitado? 8) O que fundição sobre pressão? 9) Quais as vantagens do processo de fundição sob pressão? 10)Quais as desvantagens do processo de fundição sob pressão? 54
15)Quais os tipos de máquinas no processo de fundição sob pressão? 16)O que fundição por centrifugação? 17)Quais os tipos de Fundição de Precisão? 18)Quais as vantagens de um processo em cera perdida? 19)Quais as desvantagens de um processo em cera perdida? 55
E-4.2) FUNDIÇÃO EM CASCA (SHELL MOLDING): 56