VANTAGENS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO CENTRIFUGADA 1. O que é fundição centrifugada? É um processo de fabricação de tubos (mecânicos ou não), rolos, buchas; Onde o aço líquido é vazado (injeta do) em um molde metálico pré-aquecido e em movimento, se conformando nas paredes do mesmo em razão deste estar em movimento circular e sendo exercida sobre o metal a força centrífuga. Fig.1: Vazamento de um tubo, material ASTM a 297 Gr.HP, Material de Exportação, cliente Final Danielli (Itália). 1.1 Como atua a força centrífuga? A força centrífuga atua expulsando o metal (fuga do centro) para a extremidade, formando peças tubulares com seus diâmetros (interno e externo) concêntricos. Esta última qualidade depende sempre das condições do molde e local de instalação da máquina de centrifugar, pois eventuais irregularidades nas rodas da máquina ou nas pistas de apoio do molde serão automaticamente transferidas para o tubo, visto as rotações de trabalho serem em média acima de 1000 RPM (Rotações por minuto). 1
Sentido de Rotação Fig.2: Exemplo da atuação da força centrifuga (Máquina com Rotação de com 1100 RPM). Pistas do Molde Rodas da Máquina Fig.3: Detalhe das boas condições das pistas das rodas. 2
2 VANTAGENS SOBRE A FUNDIÇÃO ESTÁTICA A Fundição Centrífuga oferece vantagens altíssimas quando comparada a Fundição Estática (moldes de areia), por muitos fatores, sendo estes de caracteres técnicos, econômicos, uso do espaço e arranjo físico, tempo de fabricação, qualidade, produtividade. 2.1 VANTAGENS TÉCNICAS Em razão de se tratar de um processo que tem como característica principal o movimento e expulsão forçada do metal para fora do centro com o material ainda líquido, a solidificação e contração se dão de forma rápida e homogênea de fora para dentro, resultando em um material de acordo com as características mecânicas exigidas e isento de porosidades e acúmulo de gases normalmente encontrados em materiais fundidos estaticamente. Fig.4: Ex. da estrutura do Material Centrifugado (Isento de Porosidades e Pouco sobre-metal) 3
Fig.5: Detalhe de defeitos que ocorrem com grande freqüência em peças Fundidas pelo processo Estático. (Superfícies com Porosidades internas). 2.2 VANTAGENS ECONÔMICAS já isentando um material de defeitos como anteriormente citado tem-se uma vantagem econômica visto a redução de eventuais custos de recuperação ou refugos. Outro fator relevante é a utilização de poucos insumos, sendo estes relativamente baratos. Os custos de mão de obra deste processo são relativamente baixos, e trata-se de um processo extremamente veloz. Mas não bastassem esses fatores, a Fundição Centrifugada vai mais além e oferece algumas outras vantagens, como pôr exemplo ajudar na diminuição de um preço de um determinado produto atuando ainda na fase do projeto; é que em alguns casos, utiliza-se dos recursos de uma centrifugação para substituir uma complexa fundição estática de uma peça única através do desmembramento do conjunto distribuindo-o em dois processos, ou seja, fundindo estaticamente os menores componentes (de formas não tubulares) e centrifugando o restante; sendo que posteriormente une-se o conjunto por solda. Outro fator relevante é a utilização de poucos insumos, sendo estes 4
relativamente baratos. Os custos de mão de obra deste processo são relativamente baixos, e trata-se de um processo extremamente veloz, por esse motivo torna-se possível praticar preços menores comparados ao de uma fundição em areia, tornando as empresas atuantes no ramo de centrifugação muito mais competitivas nesse requisito. Mesa Centrifugada Ponta Fundida em por Processo Estático Fig.6: Rolo de zincagem, destino CSN, exemplo de redução de custo fundindo a mesa por centrifugação. 2.3 USO DO ESPAÇO FÍSICO As áreas de operação centrífuga ocupam pouco espaço e tem pouca movimentação de materiais comparando com as de fundição estática. Uma vez determinado o molde metálico a ser utilizado o mesmo é colocado em posição de trabalho e normalmente não é retirado até a conclusão da produção necessária, uma vez que as medidas das peças são as mesmas em razão de serem resultantes do mesmo molde, assim que fundidas são devidamente deslocadas para seu destino, deixando a área de fundição livre em espaço, independentes da quantidade em questão. 5
Molde Máquina Fig.7: Conjunto centrifuga = molde sobre a máquina Fig.8: Tubos Dispostos logo após a centrifugação. 6
No caso de fundição estática, a regra já não é igual, os números de moldes (de areia) distribuídos na área de fundição serão correspondentes aos números de peças a serem produzidas, e, uma vez fundidas levam mais tempo para serem removidas, devido a maior lentidão no tempo de solidificação do metal, bem como normalmente serão retirados um a um, quando no caso de tubos com uma empilhadeira se retira um lote X de tubos, de acordo com o empilhamento possível pelas suas medidas e peso, ou seja: 100 peças fundidas estaticamente requerem um espaço que acomode 100 caixas de areia, depois movimentação X 100 peças. 100 peças centrifugadas requerem somente o espaço utilizado pela máquina e molde, posteriormente movimentação de um ou mais lotes, a serem determinados de acordo com medidas e peso dos tubos. Fig.8: Grande área de Ocupação dos moldes de areia na Fundição Estática. 7
Fig.10: Transporte dos moldes de areia após fundição usando ponte rolante. Fig.11: Transferência do molde da Ponte Rolante para o Carrinho manual sobre trilhos 8
Fig.12: Desmoldagem das peças 2.4 TEMPOS DE FABRICAÇÃO Uma das principais características desse processo é a velocidade. É absolutamente possível organizar prazos de entregas curtos através desse processo. Chega-se a produzir 45 tubos por dia através de centrifugação, a rotatividade é extremamente elevada. O vazamento do metal líquido no molde se dá em aproximadamente 28 Kg/seg. Portanto um tubo de 200 Kg emprega-se 7 seg apenas para vazamento, somando a um tempo de centrifugação e solidificação não superior a 3 minutos. Já no caso de uma peça fundida em areia com o mesmo peso, o vazamento não tem a mesma velocidade, para uma fundição de boa qualidade emprega-se no mínimo 23 seg, para concluir a operação. Veja que no primeiro caso são injetados aproximadamente 28Kg/Seg de metal, enquanto no segundo apenas 8,7Kg/Seg. Uma consideração importante é a preparação do molde, todo procedimento é automatizado. 9
Fig.13: Aplicação da Pintura do Verniz no Molde antes de vazar o metal para possibilitar a desmoldagem do produto final (Molde em movimento). No caso de fundição estática, se emprega um tempo consideravelmente maior por haver maior incidência de intervenções manuais: Moldação da peça; Tempo de cura da caixa (endurecimento); Pintura na sua maioria manual, ou spray; Tempo para penetração e fixação natural da tinta; Queima da tinta através de maçarico para isentar de umidades; Fechamento dos moldes (união das duas metades); Vazamento do molde (fundição); Tempo de solidificação; Tempo para desmoldagem.. 10
Fig.14: Moldação de uma curva no processo de Fundição Estática. Fig.15: Continuação do processo de moldação da curva na fase de cura da areia. 11
Fig.16: Pintura manual do molde de areia. Fig.17: Processo de secagem natural da Tinta, penetração na areia para revestimento. 12
Fig.18: Processo de queima da tinta após secagem, para isenção de umidade. Fig.19: Fechamento dos moldes. 13
2.5 QUALIDADE Em consideração as vantagens técnicas citadas anteriormente, podemos deduzir que as mesmas refletem na qualidade do produto. Mas além dessa qualidade (percebida no desempenho e vida útil das peças centrifugadas), tem-se ainda a qualidade visual muito superior comparado à fundição estática. É quase impossível perceber na superfície externa de um tubo (produzido adequadamente) porosidades (Pinholes), devido ao fácil controle da umidade, em função de seu insumo componente ser somente a tinta. Tal controle é mais complicado em moldes de areia, e a probabilidade de defeitos aumenta em função da grande mescla de diferentes insumos, todos eles capazes de gerar umidade ou gases e conseqüentemente transferir para a superfície da peça. Resina + catalisador + areia= molde (caixa de areia) Tintas (álcool ou água como base diluição)= pintura - Cola contendo uréia= fechamento dos moldes. Fig.20: Qualidade superficial de um tubo Centrifugado. 14
Fig.21: Porosidades na superfície de uma curva no Processo de Fundição em Areia. 2.6 PRODUTIVIDADE Tendo visto anteriormente os baixos tempos de fabricação, podemos concluir que estamos tratando de um processo de altíssima produtividade, considerando também o baixo índice de problemas existentes e eventuais tempos de refabricação em função de perdas quase inexistentes. Essa produtividade alta não está restrita somente no processo de transformação da matéria-prima em aço fundido, ela se estende também aos setores de acabamento, pois uma vez que os materiais transformados apresentem boas condições em sua superfície estes estarão livres de ter que passar por recuperações de solda e rebarbação de tais recuperações, com esses passos diminuídos, cai seguramente à permanência desses materiais no interior da fábrica. 15
Fig.22: Tubo Centrifugado pronto para exportação. Fig.23: Peça fundida em recuperação para posterior expedição 16
CONCLUSÃO Como demonstrado nos tópicos anteriores, nos mais variados aspectos a fundição centrifugada apresenta vantagens quando comparada a uma fundição convencional em moldes de areia. Baseados nisso, podemos afirmar com certeza que é a melhor escolha, desde que o formato da peça permita uma centrifugação, e, orientamos a quem possa interessar a escolher essa opção, pois inúmeras vantagens serão atingidas em um pequeno espaço de tempo e a um custo seguramente menor que o imaginado para uma fundição estática. Ao longo do trabalho pudemos constatar na prática essas referências, e, vimos o quanto estas contribuem para o dinamismo de uma empresa. Não foram poucas vezes em que presenciamos uma ordem de compra ser enviada em um dia e o material ser faturado no outro, sendo que não se trata de material em estoque, e sim de material a ser produzido, tamanha sua velocidade no processo a ponto de permitir tal façanha. Indicamos fortemente a quem não tenha visto, um estudo nessa área a fim de conhecimento de um processo produtivo de grande agilidade e flexiblidade ao mesmo tempo, garantimos que isso contribuirá muito a título de conhecimento de produtividade, pois trata-se de um grande exemplo. Elaborado por: Flávio Viana em Novembro de 2002 17