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TIXOFUNDIÇÃO
253
R. Caram - 2
PROCESSAMENTO NO ESTADO SEMI-SÓLIDO
FABRICAÇÃO A PARTIR DE LIGAS NO ESTADO SEMI-SÓLIDO (PSS OU TIXOCONFORMAÇÃO) CONCEITOS BÁSICOSPASTAS TIXOTRÓPICASAPLICAÇÕES
TIXOTROPIA: PROPRIEDADE EXIBIDA POR UM GEL DE SE TORNAR FLUÍDO SOB AÇÃO DE TENSÕES MECÂNICAS
R. Caram - 3
CONSISTÊNCIA
PODE MANTER A INTEGRIDADE E SER MANUSEADA COMO SÓLIDO
PODE FLUIR FACILMENTE QUANDO SUBMETIDA A TENSÕES
PASTA TIXOTRÓPICA:
R. Caram - 4
PASTA TIXOTRÓPICA
R. Caram - 5
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO
Mecânicos(emprego de tensão
metal no estado sólido)
Metalúrgicos (emprego de temperatura
metal no estado líquido)
UsinagemFundição
Soldagem
Lingotamento
aplicada > ruptura aplicada < ruptura
Trefilação
Laminação
Extrusão
Forjamento
Metalurgia do pó
Taplicada < Tfusão Taplicada < Tfusão
R. Caram - 6
Mecânicos(metal no estado sólido)
Metalúrgicos (metal no estado líquido)
Usinagem
Soldagem
Metalurgia do pó
Fundição
Lingotamento
Trefilação
Laminação
Extrusão
Forjamento
PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO hoje
R. Caram - 7
MISTURA DE SÓLIDO GLOBULAR + LÍQUIDO FRAÇÃO RELATIVA S/L
CONTROLÁVELREOLOGIA
Tixoconformação
PASTA REO OU TIXOFUNDIDA
CONFORMAÇÃO A PARTIR DE ESTADO SEMI-SÓLIDO
TIXOCONFORMAÇÃO
R. Caram - 8
TIXOFUNDIÇÃO
FUNDIÇÃO CONFORMAÇÃO A
PARTIR DE ESTADO LÍQUIDO
T
% BA
Tv
Tliq
Te
TRANSFORMAÇÃO S/L EM MOLDES
SOLIDIFICAÇÃO
R. Caram - 9
FUNDIÇÃO A PARTIR DE ESTADO SEMI-
SÓLIDO
T
% BA
Tv
Tliq
Te
FINAL DOS ANOS 80
REOFUNDIÇÃO
TIXOFUNDIÇÃO
D T
TIXOFUNDIÇÃO
R. Caram - 10
PASTA METÁLICA TIXOTRÓPICA
partículas sólidas globulareslíquido
R. Caram - 11
REOLOGIA DA PASTA TIXOTRÓPICA
PASTA COMPORTA-SE COMO FLUÍDO NÃO NEWTONIANO
VISCOSIDADE () É DEPENDENTE DA TENSÃO () E DA TAXA DE DEFORMAÇÃO () APLICADA
FLUÍDO NEWTONIANO:
VISCOSIDADE INDEPENDE DA TENSÃO E DA TAXA DE DEFORMAÇÃO APLICADA.
EX: ÁGUA.
) e (f
R. Caram - 12
FLUÍDO TIXOTRÓPICO NÃO NEWTONIANO SOB BAIXAS TENSÕES
MECÂNICAS COMPORTA-SE COMO SÓLIDO (ALTA VISCOSIDADE,
MESMO PARA fL = 0,4) SOB ALTAS TENSÕES
MECÃNICAS COMPORTA-SE COMO LÍQUIDO (BAIXA VISCOSIDADE,
MESMO PARA fL = 0.6) ALTA VISCOSIDADE
PERMITE FLUXO LAMINAR DURANTE O PREENCHIMENTO DE MOLDES
Visc
osid
ade
Apa
rent
e, P
a.s
Fração Sólida, fS
R. Caram - 13
MICROESTRUTURAS DA LIGA 2024
TIXOFUNDIÇÃO
FUNDIÇÃOCONVENCIONAL
(DENDRITAS)
MICROSCOPIA ÓPTICA MICROSCOPIA ELETRÔNICA
R. Caram - 14
TIXOFUNDIÇÃO
Al-7,0%Si (em peso)
ESTRUTURA FUNDIDA ESTRUTURA TIXOTRÓPICA
R. Caram - 15
TIXOFUNDIÇÃO
Al-6,0%Cu (em peso)
CONVENCIONAL
TIXOTRÓPICA
R. Caram - 16
ESTRUTURA 3D DE PASTAS TIXOTRÓPICAS
PARTÍCULAS APRESENTAM INTERCONEXÃO
AGLOMERADOS TRIDIMENSIONAIS DE PARTÍCULAS RECONSTRUÇÃO TRIDIMENSIONAL
R. Caram - 17
FLUXO DE PASTAS TIXOTRÓPICAS
PREENCHIMENTO DO MOLDE NA FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
t1
t 2 t 2
t1
METAL SEMI-SÓLIDOMETAL LÍQUIDO
(b)
(a) (a)
(b)
R. Caram - 18
SEMI-SÓLIDOFLUXO LAMINAR
LÍQUIDO FLUXO
TURBULENTO
turbulência no
vazamento
FLUXO DE PASTAS TIXOTRÓPICAS
PREENCHIMENTO DO MOLDE NA FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
R. Caram - 19
temperatura de processo gradientes no resfriamento contato térmico metal/molde ausência de trincas de contração vida útil de moldes produtividade
COMPORTAMENTO TÉRMICO
DT
D t
R. Caram - 20
TEMPERATURA DE PROCESSO VIDA ÚTIL DE MOLDES PRODUTIVIDADE (< T SOLIDIFICAÇÃO) TURBULÊNCIA NO PREENCHIMENTO POROSIDADE CUSTOS DE USINAGEM PRODUTOS NEAR NET
SHAPELIVRES DE POROSIDADE
NOVOS MATERIAIS /NOVOS PRODUTOS
PSS X LÍQUIDO
R. Caram - 21
APLICAÇÕES COMERCIAIS MERCADO ATUAL:
LIGAS DE ALUMÍNIO EMPREGADAS EM FUNDIÇÃO CONVENCIONALA356, A357 (7,0%Si + Mg)
(95% DO VOLUME PRODUZIDO) LIGAS EM DESENVOLVIMENTO:
LIGAS ESPECÍFICAS PARA PSS Al-Si-MgAl-Si-Mg-Cu
R. Caram - 22
PRODUTOS COMERCIAIS
BANDEJAS DA SUSPENSÃOA357, T5
50% REDUÇÃO EM PESO
COMPONENTES DE CAIXAS DE DIREÇÃO - A357, T5
R. Caram - 23
PRODUTOS COMERCIAIS
SUSPENSÃO (ALFA ROMEO SPIDER)
SUPORTE DA SUSPENSÃO TRASEIRA
A357 SOLDADO COM PEÇAS 6061, T5 E T6.
(ALFA ROMEO)
COMPONENTES DO SUPORTE DA SUSPENSÃO
A357, T5(ALFA ROMEO)
R. Caram - 24
PRODUTOS COMERCIAISCARCAÇA CILINDRO MESTRE
CARCAÇA DO SISTEMA DE INJEÇÃO
LIGAS Al/Si, Al/Mg, Al/Cu, Al/Mg/Si
R. Caram - 25
REDUÇÃO EM PESO
REDUÇÃO DE PESO POR REDUÇÃO DE ESPESSURA DE
PAREDES
REDUÇÕES DE PESO OBTIDAS POR TIXOFUNDIÇÃO
R. Caram - 26
TIXOFUNDIÇÃO - PRODUTOS
R. Caram - 27
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
R. Caram - 28
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
BOLHAS E VAZIOS GOTAS FRIAS TRINCAS DE CONTRAÇÃO REBARBAS INCLUSÕES DE ÓXIDOS CAVIDADES DE CONTRAÇÃO E RECHUPES FALHAS DE ALIMENTAÇÃO
R. Caram - 29
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO BOLHAS E VAZIOS
ARREDONDADAS OU ALONGADAS APRISIONAMENTO DE GASES GERAÇÃO DE GASES METAL/MOLDE EVOLUÇÃO DE GASES
R. Caram - 30
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO BOLHAS E VAZIOS
R. Caram - 31
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO GOTA FRIA CONFRONTO DE DUAS CORRENTES DE METAL LÍQUIDO
FLUINDO DE DIFERENTES DIREÇÕES
R. Caram - 32
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
TRINCAS DE CONTRAÇÃO FORMATO IRREGULAR
RESULTA DE TENSÕES MECÂNICAS QUE OCORREM NO RESFRIAMENTO
R. Caram - 33
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
REBARBAS
PENETRAÇÃO DE METAL LÍQUIDO EM TRINCAS E FRESTAS DO MOLDE OU MACHOS
R. Caram - 34
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
DESENCONTRO
FALHA NA MONTAGEM DAS PARTES DO MOLDE
R. Caram - 35
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
INCLUSÕES DE ÓXIDOS APRISIONAMENTO DE ÓXIDOS SUPERFICIAIS DURANTE O
VAZAMENTO
R. Caram - 36
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
CAVIDADES DE CONTRAÇÃO METAIS EXIBEM VARIAÇÃO DE VOLUME NA SOLIDIFICAÇÃO NA SUPERFÍCIE = RECHUPE DEVE-SE PROMOVER A SOLIDIFICAÇÃO DIRECIONAL NA
DIREÇÃO DE PONTOS QUENTES
R. Caram - 37
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
VAZIOS POR FALTA DE PREENCHIMENTO METAL LÍQUIDO NÃO PREENCHE O MOLDE Falha de canais; reduzida fluidez (temperatura baixa), etc
R. Caram - 38
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
PENETRAÇÃO DE AREIA(Ex. areia verde, baixa dureza na compactação)
R. Caram - 39
DEFEITOS DE FUNDIÇÃO
DEFEITO CAUSA SOLUÇÃO SOLUÇÃO DE PROJETO
BOLHAS E VAZIOS APRISIONAMENTO DE GASES
MAIS CANAIS EDESGASEIFICAÇÃO
DIMINUIR VELOCIDADE DE VAZAMENTO
GOTAS FRIASDEFASAGEM
DIRECIONAL DOS FLUXOS DE METAL
AUMENTO DA Vv EVITAR MUDANÇAS ABRUPTAS DE SECÇÃO
TRINCAS DE CONTRAÇÃO
DESTACAMENTO DO METAL SOB TENSÃO
MOLDES COLAPSÁVEISCONTROLE G COM
RESFRIADORESNENHUMA
REBARBAS FLUXO DE LÍQUIDO EM JUNÇÕES
MENOR TvMELHOR FIXAÇÃO DO
MOLDENENHUMA
INCLUSÕES DE ÓXIDOS MATERIAIS ESTRANHOS CONTROLE DO METAL LÍQUIDO NENHUMA
CAVIDADES DE CONTRAÇÃO E
RECHUPESFALTA ALIMENTAÇÃO
SOLIDIFICAÇÃO DIRECIONAL
AUMENTO DE Tv
REPROJETAR CANAIS E MASSALOTES
VAZIOS DE ALIMENTAÇÃO BAIXA FLUIDEZ AUMENTO DE Tv
RECONSIDERAR POSIÇÃO E CANAIS DE
ENTRADA
R. Caram - 40
PLANEJAMENTODO PROCESSO DE FUNDIÇÃO
R. Caram - 41
PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO
PEÇA A SER PRODUZIDA TIPO DE LIGA METÁLICA DIMENSÕES E PESO QUANTIDADE DE PEÇAS ACABAMENTO SUPERFICIAL E TOLERÂNCIAS TRABALHOS POSTERIORES PROPRIEDADES MECÂNICAS
PROCESSO A SER UTILIZADO CUSTO DO EQUIPAMENTO CUSTO DE MATERIAIS CUSTO DE MANUTENÇÃO OPERACIONALIDADE RESTRIÇÕES AMBIENTAIS
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CARACTERÍSTICAS DE PROCESSOS
PROCESSO MATERIAL FUNDIDO
PESOkg
ACABAMENTO(m)
POROSID. COMPLEX.ESPESS. MÍNIMA.
(mm)QTIDADE.
MÍNIMA
AREIA TODOS 0,05-S.L. 5-25 ALTA ALTA 3 1-S.L.
CO2 TODOS 1-S.L. 5-25 ALTA ALTA 1000
SHELL TODOS 0,05-100 3-12 ALTA MÉDIA 2 1000
MOLDE CHEIO TODOS 0,5-5000 6-12 MÉDIA ALTA 1 1000
POR GRAVIDADE TODOS 0,5-300 2-6 MÉDIA BAIXA 2 1000
ALTA PRESSÃO Ñ Fe 0,05-50 0,5-3 BAIXA BAIXA 0,5 5000
BAIXA PRESSÃO Ñ Fe 1-25 1,6-3 BAIXA BAIXA 4 5000
CERA PERD. TODOS 0,005-100 1-3 MÉDIA ALTA 1 1000
CENTRÍFUGAÇÃO TODOS S.L.-5000 2-10 BAIXA BAIXA 2 1000
R. Caram - 43
CUSTO
PROCESSO AREIA SHELL CERA GRAVIDADE BAIXA PRESSÃO
ALTA PRESSÀO
MATERIAL$/PÇ 1 1 1 1 1 1
MÃO DE OBRA$/h 20 20 20 20 20 20
EQUIPAMENTO$ 0,9 10 300 700 4,4 3000
PRODUÇÃOPÇ/h 6,25 8 12 10 22 50
R. Caram - 44
CUSTO
R. Caram - 45
291