Aula - Fundição

Embed Size (px)

Citation preview

  • Processos de Fabricao Fundio

  • Fundio: Solidificao do metal lquido em um molde refratrio, que apresenta a forma da pea desejada.

  • Histria Os objetos em metal mais antigos conhecidos at agora datam de 10.000 anos A.C. Pequenos enfeites feitos de cobre nativo e batidos no formato desejados. No perodo de 5.000 a 3.000 A.C. apareceram os primeiros trabalhos com cobre fundido sendo os moldes feitos de pedra lascada. O processo de fundio de ferro tem lugar na China em 600 A.C., sendo que o processo de fundio em ao bem mais recente, em 1740, atribudo a Benjamin Huntsman da Inglaterra.

    A arte cermica contribuiu bastante para isso, pois gerou as tcnicas bsicas para a execuo dos moldes e para ouso controlado do calor j que forneceu os materiais refratrios para a construo de fornos e cadinhos.

  • Processo de Fundio

    O processo de fundio consiste em vazar (despejar) metal lquido

    num molde contendo uma cavidade na geometria desejada para a

    pea final.

    Os processos podem ser classificados pelo tipo de molde e modelo

    e/ou pela fora ou presso usada para preencher o molde com o

    metal lquido.

  • Processo de Fundio

    Consiste essencialmente em encher com metal lquido a cavidade de

    um molde com formato e medidas correspondentes aos da pea a ser

    fabricada.

    A fundio um processo de fabricao inicial, porque permite a

    obteno de peas com formas praticamente definitivas, com

    mnimas limitaes de tamanho, formato e complexidade, e tambm

    o processo pelo qual se fabricam os lingotes. a partir do lingote

    que se realizam os processos de conformao mecnica para a

    obteno de chapas, placas, perfis etc.

  • Processo de Fundio

    Sempre que se fala em fundio, as pessoas logo pensam em ferro. Mas

    esse processo no se restringe s ao ferro, no. Ele pode ser empregado

    com os mais variados tipos de ligas metlicas, desde que elas

    apresentem as propriedades adequadas a esse processo, como por

    exemplo, Temperatura de fuso e fluidez.

    O processo de fundio aplica-se a:

    aos,

    ferros fundidos,

    alumnio,

    cobre,

    zinco,

    magnsio e respectivas ligas.

  • Principais Vantagens

    O processo de fundio permite obter, de modo econmico, peas

    de geometria complexa, sua principal vantagem em relao a outros

    processos.

    Podem ser produzidas dentro de padres variados de acabamento

    e tolerncia dimensional (entre 0,2 e 0,6 mm)

    Possibilita grande economia de peso, porque permite a obteno

    de paredes com espessuras quase ilimitadas.

  • Principais Desvantagens:

    Podem apresentar elevadas tenses residuais, micro porosidade,

    zoneamento e variaes de tamanho de gro.

    Menor resistncia e ductilidade*, quando comparados aos aos

    obtidos por outros processos de fabricao como conformao a

    quente.

    *Ductilidade a capacidade dos materiais de se deformar sem se romper.

  • Exemplos de produtos obtidos Lingotes, tarugos, bases de mquinas, carcaas de mquinas, blocos de motores, rodas e polias, esttuas.

    Caractersticas Gerais processo primrio (parte da matria prima bruta): produz lingotes e tarugos processo secundrio: produz peas j acabadas ou semi-acabadas - Normalmente necessrio posterior acabamento e obteno de detalhes por usinagem

  • Exemplos de peas fundidas

  • Etapas do processo

    1. Derreter o metal

    2. Vazar em um molde

    3. Deixar resfriar

  • Tipos de processos

    Dependendo do tamanho, acabamento superficial, preciso dimensional ou custo, haver um determinado processo de fundio mais adequado para determinada pea. Os processos mais comuns so: a) fundio em areia sinttica tambm chamada areia verde ou areia preta; b) fundio em areia cura-frio; c) fundio em areia Shell; d) fundio em cermica e e) fundio em cera perdida (tambm conhecido como invesment casting ou microfuso) Para os processos Shell, cermica e micro existe um limitao quanto ao tamanho das peas (normalmente com peso abaixo de 20 kg).

    + Qualidade + Custo

  • Projeto O projeto de fundio o conjunto de informaes dispostas num desenho contendo os dados de numero e posio de massalotes e resfriadores, canais de vazamento, respiros, etc. Massalotes: So reservatrios de metal liquido que iro compensar a contrao do metal da pea quando da mudana do estado liquido para o slido. Um massalote mal dimensionado ir causar um rechupe ou vazio de contrao na pea. Resfriadores: So peas metlicas que entraro em contato com a superfcie da pea, acelerando a solidificao naquela posio. So usados para direcionar a solidificao de forma a aumentar a eficincia dos massalotes.

  • Respiros: So canais para sada do ar e dos gases de combusto da resina da areia durante o vazamento do metal no molde. Canais de vazamento: So os dutos para levar o metal vindo da panela de vazamento at o interior do molde, que contm a cavidade que ir formar a pea fundida. Os projetos de peas fundidas em ao so completamente diferentes dos projetos de peas fundidas em ferro, pela simples razo destas ligas terem uma contrao de solidificao bastante diferentes. A razo disto que no ferro fundido, durante a solidificao, tm-se a precipitao de grafita (baixa densidade) compensando parte da contrao lquido/slido.

  • Fundio passo-a-passo

    Limpeza

    Rebarbao

    Desmoldagem

    Vazamento

    Fuso

    Confeco dos machos

    Confeco do molde

    Confeco do modelo

  • Processo de fundio O processo de fabricao por meio de fundio pode ser

    resumido nas seguintes operaes: 1. Confeco do modelo

    Essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da pea a ser fundida. Esse modelo vai servir para a construo do molde e suas dimenses devem prever a contrao do metal quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior usinagem da pea. Ele feito de madeira, alumnio, ao, resina plstica e at isopor.

  • Modelao Material em que o modelo construdo: - isopor - madeira - plstico (epxi) - metal (alumnio ferro bronze) Emplacamento do modelo: - solto - placa nica -placa dupla

    + Qualidade + Custo

  • Consideraes: - Contrao a ser usada em cada parte do modelo, se no for a correta causar desvio dimensional; Diviso do modelo com relao s tcnicas de moldagem; Norma de tolerncia para desvio dimensional de fundidos a ser utilizada; Sobremetal para usinagem.

  • 2. Confeco do molde O molde o dispositivo no qual o metal fundido colocado para que se obtenha a pea desejada. Ele feito de material refratrio composto de areia e aglomerante. Esse material moldado sobre o modelo que, aps retirado, deixa uma cavidade com o formato da pea a ser fundida.

  • Duas formas de moldes:

    a) molde aberto: simplesmente um recipiente em

    forma de a parte desejada

    b) molde fechado: a geometria do molde mais

    complexa e exige um sistema de vazamento

    (passagem) que conduz a cavidade

  • A fase moldagem permite distinguir os vrios processos de fundio, os quais so classificados da seguinte maneira: moldagem em molde de areia ou temporrio, por gravidade: areia verde areia seca areia-cimento moldagem em molde metlico ou permanente: por gravidade sob presso

    A maioria dos metais comercialmente utilizados apresenta contrao durante o processo de solidificao. Isso deve ser levado em conta na fabricao do molde. Para compensar essa contrao existe no projeto do molde a adio de um recipiente para o metal lquido chamado de massalote. Esse massalote a ltima parte a se solidificar e concentra a contrao de solidificao. O massalote retirado da pea aps a solidificao e desmoldagem, sendo sucateado.

  • 3. Confeco dos Machos Macho um dispositivo, feito tambm de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrncias da pea. Eles so colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o metal lquido.

    Macho: corresponde s cavidades que so necessrias nas peas fundidas (principalmente orifcios). Sua funo no molde , ao contrrio do modelo em si, formar uma seo cheia onde o metal no penetrar, de modo que a pea apresente um vazio naquela regio.

  • 4. Fuso Etapa em que acontece a fuso do metal. 5. Vazamento O vazamento o enchimento do molde com metal lquido.

  • 6. Desmoldagem Aps determinado perodo de tempo em que a pea se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo de pea, do tipo de molde e do metal (ou liga metlica), ela retirada do molde (desmoldagem) manualmente ou por processos mecnicos.

  • 7. Rebarbao A rebarbao a retirada dos canais de alimentao, massalote e rebarbas que se formam durante a fundio. Ela realizada quando a pea atinge temperaturas prximas s do ambiente.

  • 8. Limpeza

    A limpeza necessria porque a pea apresenta uma srie de

    incrustaes da areia usada na confeco do molde.

    Pode ser:

    Grosseira, para remoo dos canais e alimentadores (com serras de

    fita, discos de corte, maaricos ou marteletes).

    Da superfcie, atravs de jateamento de areia, tamboreamento.

  • Controle da qualidade das peas fundidas

    Inspeo visual

    Inspeo dimensional

    Inspeo metalrgica / mecnica

    Anlise composio qumica

    Metalografia

    Ensaios mecnicos para determinao das propriedades mecnicas

    Ensaios no-destrutivos (radiografia (raio-X), ultrassonografia, Eddy

    current)

  • Caractersticas e defeitos dos produtos fundidos

    Quando um novo produto criado, ou quando se quer aperfeioar

    algo que j existe, o departamento de engenharia geralmente tem

    alguns critrios que ajudam a escolher o tipo de processo de

    fabricao para as peas projetadas. No caso da fundio, vrios

    fatores podem ser considerados:

    formato e complexidade da pea

    tamanho da pea

    quantidade de peas a serem produzidas

    matria-prima metlica que ser usada

  • Caractersticas e defeitos dos produtos fundidos

    Alm disso, as peas fundidas apresentam caractersticas que esto

    estreitamente ligadas ao processo de fabricao como por exemplo:

    acrscimo de sobremetal, ou seja, a camada extra de metal que

    ser desbastada por processo de usinagem.

    furos pequenos e detalhes complexos no so feitos na pea

    porque dificultam o processo de fundio, embora apaream no

    desenho. Esses detalhes so depois executados tambm por meio

    de usinagem.

    arredondamento de cantos e engrossamento das paredes da pea

    para evitar defeitos como trincas e melhorar o preenchimento com

    o metal lquido.

  • Caractersticas e defeitos dos produtos fundidos

    Alguns defeitos comuns das peas fundidas so:

    incluso da areia do molde nas paredes internas ou externas da

    pea. Isso causa problemas de usinagem: os gros de areia so

    abrasivos e, por isso, estragam a ferramenta. Alm disso, causam

    defeitos na superfcie da pea usinada.

    defeitos de composio da liga metlica que causam o

    aparecimento de partculas duras indesejveis no material. Isso

    tambm causa desgaste da ferramenta de usinagem.

  • Caractersticas e defeitos dos produtos fundidos

    Alguns defeitos comuns das peas fundidas so:

    rechupe, ou seja, falta de material devido ao processo de

    solidificao, causado por projeto de massalote malfeito.

    porosidade, ou seja, a existncia de "buraquinhos" dentro da pea.

    Eles se originam quando os gases que existem dentro do metal

    lquido no so eliminados durante o processo de vazamento e

    solidificao. Isso causa fragilidade e defeitos superficiais na pea

    usinada

  • Areias Granulometria: refere-se ao tamanho do gro de areia. EX: 45/50 AFS grossa 50/60 AFS mdia 90/100 AFS fina Permeabilidade: refere-se facilidade com que os gases passam pela areia. Perda ao fogo: Medida de % de materiais volteis na areia e relacionada com a resistncia mecnica da areia. Teor de xido de Ferro: Responsvel pelo aumento da resistncia a quente da areia. Teor de Umidade: Na areia sinttica, ter influencia na resistncia mecnica da areia e da moldabilidade.

  • Resinas a responsvel pela aglomerao dos gros de areia, conferindo a resistncia mecnica ao molde e macho. Porcentagem de resina: peso em relao s areias para macho e para moldes em processos de cura frio e Shell. Resistncia a frio: resistncia mecnica da areia aglomerada com resina em temperatura ambiente. Tempo de Banca: tempo em que se pode trabalhar com a areia aps a mistura com a resina. Tempo de cura: tempo aps o qual o modelo pode ser extrado. Resistncia a quente: resistncia mecnica da areia aglomerada com resina durante o preenchimento do molde com metal liquido. Colapsibilidade: facilidade com que a areia entra em colapso no incio de solidificao do metal dentro do molde