UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE METALURGIA

ENG06101 – Processos de Fabricação por Fundição

Testes de propriedades de areia, moldagem em areia verde e fundição de peça de alumínio.

Professor: Vinicius Karlinski De Barcellos

Alunos: Giovani Rodrigues Pereira – 181124

Porto Alegre, Abril de 2015.

1. INTRODUÇÃO

Fundição trata-se de um processo metalúrgico dos mais versáteis porque possui a capacidade de produzir peças com uma ampla variedade de formato e tamanho, o processo se da por vazão de metal ou liga metálica em estado liquido para dentro de um molde com formato e medida correspondente a peça desejada.

Para a confecção do molde é utilizado material refratário composto de areia e aglomerante, esse material é moldado sobre um modelo que quando retirado deixa estampado o formato da peça a ser fundida, assim o metal fundido é colocado para se obter a peça desejada.

O processo de areia “verde” ou “sand casting” se da pelo vazamento do metal em um molde úmido sem aditivos de cura, é tido como o processo mais popular na produção de peças fundidas, pois apresenta baixo custo e elevada versatilidade.

Os ensaios com areia verde são necessários para garantir que as o molde a ser confeccionado tenha todas as propriedades que irão qualificar a peça produzida. Diferentes ensaios são empregados para obter cada uma dessas propriedades, como por exemplo: teste de compactabilidade, RCV, RTU, RTV entre outros.

2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

A primeira parte do experimento consiste no estudo sobre a areia verde, e os ensaios realizáveis, para determinar suas propriedades apresentados na figura 1. O procedimento experimental decorreu da seguinte forma:

1- Primeiramente foi realizado um teste de compactabilidade que consiste em preencher um copo padrão com areia e aplicar três pancadas no martelete. Assim determina-se na escala do mesmo o valor da compactabilidade. Verifica-se então se ela se encontra dentro da faixa ideal de 45% a 60%

2- Após o teste de compactabilidade foram feitos corpos de prova utilizando corpos de prova com 155g de areia verde para serem verificados nos testes de compressão a verde, tração a verde e por fim tração a úmido.

3- Utilizando uma maquina de ensaios universais foi realizado o teste de resistência de compressão a verde (RCV) em dois corpos de prova e então se determinou a força necessária pra romper o corpo de prova.

4- Utilizando um aparelho pneumático foi realizado o teste de resistência à tração a verde (RTV) em mais dois corpos de prova para determinar a força necessária para romper por tração.

5- O ultimo teste realizado foi o de resistência a tração úmido (RTU) onde a maquina utilizada foi uma maquina especifica para esse processo, nesse caso é criada uma camada de alta condensação de vapor ou umidade e assim determina-se a força após 25s necessária pra romper o corpo de prova.

Imagem 1: Testes de compactabilidade, RCV, RTV e RTU respectivamente

A segunda parte do experimento consistiu na criação de um molde para posteriormente derramar alumínio fundido em seu interior a fim de obter a peça final pelo processo de fundição.

1- Para fabricação do molde foram utilizados 5 kg de areia verde e meio litro de água previamente misturados em um misturador. A areia verde em questão era composta por areia, bentonita, carvão mineral e mogul (amido de milho).

2- Neste experimento o grafite foi utilizado com agente desmoldante, ou seja, um facilitador do descolamento da areia no modelo.

3- A mistura foi compactada no inferior do molde com força suficiente para compactar a área completamente mantendo a forma mais homogenia possível, a “raspagem” após a aplicação da força ajudou a manter plana a superfície inferior do molde.

4- Para a parte superior do molde foi repetido o processo anterior, entretanto nesta etapa foi criado o canal de entrada e o massalote.

5- Em seguida um macho foi colocado para criar a parte interna da peça, tal macho é formado com areia curada, contendo CO2, pois a mesma resiste à altas temperaturas sem apresentar trincas.

6- Terminado o molde, pedaços de alumínio com silício foram fundidos em temperatura pouco superior a 720 °C dentro de um forno de indução, depois de fundido foi colocado um pó rosa chamado “coverall” que tem a função de conter a oxidação na camada superior do metal.

7- Após a remoção da escória do metal liquido, o mesmo foi derramado nos moldes.8- Aproximadamente 15 minutos depois, tempo necessário para ocorrer o

resfriamento, as peças foram retiradas dos moldes.

3. RESULTADO E DISCUSSÃO

3.1 Resultado para a o teste de compactabilidade:

O resultado obtido após as três pancadas foi uma compactação de 55%, que se demonstra dentro da faixa ideal que deve ser de 45% a 60%.

3.2 Resultado dos testes de compressão a verde:1º teste: 8,9 N/cm²2º teste: 9,0 N/cm² OBS: O padrão aceitável está na faixa de 18 N/cm²

Assim é possível verificar que os corpos de prova não passaram no teste de compressão.

3.3 Resultado dos testes de tração a verde:1º teste: 1 N/cm²2º teste: 0,9 N/cm²OBS: O padrão aceitável está na faixa de 1,7 N/cm²

O corpo de prova também não passou neste teste, pois apresentou insatisfatória resistência a tração.

3.4 Resultado dos testes de resistência à tração a úmido:1º teste: 0,23 N/cm²2º teste: 0,20 N/cm²OBS: O padrão aceitável deve ser acima de 0,27 N/cm²

Novamente provou-se que o corpo de prova não se enquadra no ideal.

A provável falha nos testes com a areia verde se deve pelo fato dela estar muito molhada e já sido utilizada para estudos anteriores, assim ela acabou por perder algumas propriedades.

Já pelo o processo de moldagem obteve-se a peça na forma desejada, porém a mesma apresentou diversas inclusões de areia, provavelmente isto ocorreu pela turbulência causada pelo metal fluido.

4. CONCLUSÃO

É possível concluir que ensaios com areia verde são de fundamental importância, pois os resultados irão determinar a qualidade da peça final. Os ensaios realizados neste experimento falharam em sua maioria, indicando que a areia apresentada não é a ideal para usar em moldes. Entretanto a fim de estudo e aprendizagem do processo não houve problema em utiliza-la.

Já através do processo de criação de moldes e da obtenção da peça final, mostrou que o processo de fundição apresenta uma grande versatilidade nas questões dimensionais e estruturais das peças. As inclusões de areia apresentadas no produto final deve-se também ao fato da areia não apresentar as propriedades ideais.

5. REFERÊNCIAS

CHIAVERINI, V., Aços e Ferros Fundidos, Editora ABM, 2004

Revista Fundição e Serviços, Aranda Editora – Ano 19, N.204 – 2009.

Apostila Fundição Aplicada, Laboratório de fundição da UFRGS, 2 Edição, 2007.

Fundição: Mercado, Processos e Metalurgia. Gloria de Almeida Soares. UFRJ. Abril de 2000.

The Foundry Process. Acesso em 03 de set. 2012. http://www.castingstechnology.com/public/documents/000000000000129.pdf

Fundição: Processos e Tecnologias Correlatas. Roquemar de Lima Baldam e Estéfano Aparecido Vieira. 2ª. ed. rer. São Paulo: Editora Érica, 2014.

ASM Handbook - Volume 15 Casting - Editora ASM (ISBN: 0871700212)

Material de aula: Prof. Guilherme O. Verran. Disciplina: Fundição. UDESC, 2014