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processo de fabricacao
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
1) Fundição
Principais processos
a) Fundição por gravidade
b) Fundição sob pressão
c) Fundição por centrifugação
d) Fundição de precisão
Para qualquer processo utilizado, a sequência de operação segue as seguintes etapas:
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Principais etapas
I. Desenho da peça
II. Projeto do modelo
III. Confecção do modelo (modelagem)
IV. Confecção do molde (moldagem)
V. Fusão do metal
VI. Vazamento no molde
VII. Limpeza e rebarbação
VIII. Controle de qualidade
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
IV. Confecção do molde (moldagem)
Recipiente que contém a cavidade ou cavidades, com a forma da peça a ser fundida e no interior das quais será vazado o “metal líquido”
Esta etapa “moldagem” permite distinguir os vários processos de fundição:
1. Moldagem em molde de areia ou temporário
1.1 Areia verde
1.2 Areia seca ou em molde estufado
Areia deve conter aditivos orgânicos
Secagem ocorre em estufas apropriadas (150 a 300º)
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Principais vantagens
Melhor resistência a pressão do metal líquido
Maior estabilidade dimensional
Maior dureza
Melhor acabamento das peças fundidas
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Sequência de operações na fundição em
areia verde (1)
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Sequência de operações na fundição em areia verde (2)
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Compactação da areia numa caixa de moldar: utilizando dispositivo vibrador
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Compactação de areia numa caixa de moldar:
Comprimir e deixar com menos areia Encher em excesso e nivelar
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Fundição de peça com macho (1)
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Fundição de peça com macho (2)
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
2. Moldagem em molde metálico
2.1 Fundição em molde permanente (aço ou ferro fundido) – por gravidade
Aplicação mais conhecida = fundição de lingotes (regular e cilíndrica) que sofrerão processamento mecânico posterior
Moldes = lingoteiras
Verticais = fundição de lingotes de aço
Horizontais = metais e ligas não-ferrosas
Moldes permanentes mistos
Parte metálica do molde = coquilha
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Coquilha
O material solidifica mais rapidamente nesta seção, adquirindo uma camada metálica dura e de alta resistência ao desgaste
Vantagens (comparado aos moldes de areia)
Maior uniformidade
Melhor acabamento superficial
Tolerâncias dimensionais mais estreitas
Melhores propriedades mecânicas
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Desvantagens
Processo limitado a peças com dimensões relativamente pequenas devido ao alto custo do molde
Não pode ser utilizado para todas as ligas metálicas
Peças com formas muito complicadas dificultam o projeto do molde, tornando difícil a extração da peça do seu interior
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Molde permanente misto – fundição de cilindro de laminação coquilhado
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
2.2 Fundição sob pressão
Conceito: forçar o metal líquido, sob pressão, a penetrar na cavidade do molde (matriz).
Matriz = metálica, de natureza permanente, ou seja, pode ser usada inúmeras vezes.
Processo utiliza forte pressão e, consequentemente, alta velocidade de enchimento da cavidade do molde.
Vantagens (comparado com o processo por gravidade)
Formas mais complexas
Produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias mais estreitas
Alta capacidade de produção
Produção de peças praticamente acabadas
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Desvantagens
Dimensão de peças limitadas (inferior a 5 kg – dificilmente ultrapassam 25 kg)
Dificuldades de evasão de ar retido no interior da matriz (principal causa de porosidade nas peças fundidas)
Processo econômico para grandes volumes de produção (alto custo para equipamentos e acessórios)
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
3. Fundição por centrifugação
Conceito:
Vazar o metal líquido num molde dotado de movimentação de rotação, de modo que a força centrífuga origine uma pressão além da gravidade, a qual força o metal líquido de encontro às paredes do molde, ocorrendo a solidificação.
4. Fundição de precisão
Conceito
Molde obtido pelo revestimento de um modelo consumível com uma pasta ou argamassa refratária que endurece à temperatura ambiente ou mediante adequado aquecimento
Pasta refratária endurecida = modelo inutilizado
Resultado: casca endurecida = molde com as cavidades correspondentes à peça que se deseja produzir
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Vantagens
Produção em massa de peças de formas muito específicas (difícil obtenção por outros processos de fundição)
Maior precisão dimensional
Utilização de qualquer metal ou liga
Processo permite:
Rigoroso controle do tamanho e contornos de grãos; solidificação direcional; orientação granular = controle mais preciso das propriedades mecânicas
Desvantagens
Dimensões e pesos limitados (peças não superior à 5 kg) – custo e capacidade de equipamentos
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Aplicações
Peças estruturais para indústria aeronáutica
Peças para motores de avião
Equipamentos aeroespaciais
Equipamentos médico e odontológico
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
V. Fusão do metal
1. Fusão do ferro fundido
Carbono elevado (2,5 a 4,0%) e Silício com porcentagem acima do aço comum
Método clássico de fusão = forno “cubilô” (eficiência térmica e economia de processo)
Carcaça cilíndrica vertical de aço, revestida internamente com tijolos de material refratário
Diâmetro interno = até 1,80 metros e altura = 15 metros
Capacidade de fusão = de 1 ton/hora até 50 ton/hora
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Produção de ferro fundido com a seguinte composição:
Ctotal = 3,36%; Si = 2,17%; S = 0,12%; Mn = 0,77%; Cr = 0,21%
Carga utilizada:
Sucata de fundição = 1.089 kg
Ferro-gusa = 590 kg
Aço = 584 kg
Briquetes de Fe-Si = 6,4 kg
Carvão coque = 347 kg
Calcário (fundente) = 82 kg
Carboneto de silício = 15 kg
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Características do produto final
Sem grande uniformidade (composição química)
Difícil controle da temperatura do metal líquido
Utilizado para fundir peças de menor responsabilidade com relação à qualidade
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
2. Fusão do aço
A fusão do aço é normalmente realizada em um “forno elétrico a arco”
Forno elétrico a arco
Carcaça cilíndrica de aço montada sobre um sistema que permite que o aparelho basculhe para frente e para trás
Soleira; partes laterais e cobertura (abóbada) são revestidos de material refratário
Sistema de aquecimento
Compreende três eletrodos, igualmente espaçados
Cada eletrodo é ligado a uma fase de um suprimento trifásico de eletricidade
Eletrodos, geralmente, de grafita (maior resistência e condutibilidade elétrica)
Efeito de aquecimento é produzido por arcos que se formam entre os três eletrodos
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
As condições de fusão são controladas pela variação de voltagem aplicada (90 a 500 volts) e pelo ajuste automático da posição ou altura dos eletrodos
Este tipo de forno é dimensionado em termos de diâmetro de carcaça, o que determina a capacidade, em toneladas, do metal líquido do forno
Forno com diâmetro de 2,75 metros = capacidade de 10 a 12 ton de metal líquido
Forno com diâmetro de 3,35 metros = capacidade de 22 a 26 ton de metal líquido
O forno elétrico a arco pode fundir qualquer tipo de sucata
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Forno elétrico a arco
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Defeitos em peças fabricadas pelo processo de fundição
Defeitos visuais
Protuberância metálica
Cavidades
Trincas (rupturas / fraturas)
Peças incompletas – falta de enchimento / molde vazado
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Protuberância Metálica - Rebarba metálica
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Protuberância Metálica - Rebarba metálica
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Protuberância Metálica - Veiamento
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Cavidades – porosidades ou gases
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Cavidades – porosidades ou gases
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Trincas (rupturas / fraturas)
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Peças incompletas – falta de enchimento
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Peças incompletas – molde vazado
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Ensaios não-destrutivos
Conceito: ensaios realizados em materiais, acabados ou semi acabados, para verificar a existência ou não de descontinuidades ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem alterar suas características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais e sem interferir em seu uso posterior.
Utilização: fabricação, construção, montagem, inspeção em serviço e manutenção. Aplicado em soldas, fundidos, forjados, laminados, plásticos, concretos, entre outros.
Principais setores: petróleo/petroquímico; siderúrgico, aeroespacial, nuclear, naval, ferroviário, automotivo, entre outros.
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
Principais tipos de ensaios utilizados com peças fundidas
1) Radiografia; radioscospia e gamagrafia
Radiografia: primeiro método de ensaio não-destrutivo utilizado na indústria
Filme radiográfico com gerador de Raio-X
Gamagrafia
Mesma técnica utilizada na Radiografia, porém a fonte de geração de radiação chamado de isótopo radioativo (Irídio, Cobalto ou Selênio)
Radioscopia
A peça é manipulada a distância dentro de uma cabine a prova de radiação, proporcionando uma imagem instantânea de toda a peça em movimento
Peças fundidas na indústria automobilistica
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
2) Partículas magnéticas
Utilizado para detecção de descontinuidades superficiais ou sub superficiais em materiais ferromagnéticos (ex: trincas)
Princípio: geração de um campo magnético que percorre toda a superfície do material
Via úmida: preparado com pó de ferro magnético
Via seca: pó com partículas ferromagnéticas
Descontinuidade detectada visualmente
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I
3) Ultra-som
Reflexão de ondas acústicas quando encontram obstáculos á sua propagação, dentro do material
Princípio: é gerado um pulso ultrasônico transmitido através de um transdutor especial, encostado ou acoplado ao material. O resultado é mostrado em um monitor de LCD.
Observação: ultra-som são ondas acústicas com frequências acima do limite audível (0,5 a 25 Mhz)
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