FUND II - Apostila alunos - parte 1 [Modo de Compatibilidade]

(1)

Fundição II

Prof.

Cleber Lessa

cleber.lessa@caxias.ifrs.edu.br

CL

NOTA FINAL: PI + PII - T* ≥ 6,0

5 5 2

T*: trabalhos, participação em aula, etc.

Frequência ≥ 75%

Exame = nota final + Prova final ≥ 12,0

CL 2

CL INSTRUÇÃO DE USO DESSA APOSTILA

Esse apostila foi desenvolvida ao longo de diversos estudos, revisões bibliográficas, materiais da internet selecionados, cursos e conhecimentos práticos por parte do docente. Portanto, o aluno tem apenas que preenchê-la conforme assiste as aulas e tira as dúvidas com o professor.

Dessa forma, fica estipulado que:

1. O Aluno, e somente o aluno, fica responsável por preencher os espaços em branco.

2. Existe o material de apoio no site que serve como introdução aos assuntos e exemplos (https://sites.google.com/site/tecnologiaprocessometalurgico/fundicao-i). Didaticamente seria interessante que o aluno olhasse os conteúdos no site anteriormente as respectivas aulas.

3. Atenção (DICA): as palavras que estão faltando, além de serem chaves, geralmente são cobradas em prova no contexto ao redor das mesmas. Parágrafo único: NÃO SERÁ ENVIADO MATERIAL COMPLETO! Ou seja, o professor não tem obrigação de enviar a apostila completada. Faz parte da didática do professor que o aluno preencha durante as aulas.

3

CL INTRODUÇÃO

O objeto principal de estudo durante o curso de fundição II será

o Molde. Portanto, os processos serão primeiramente

qualificados em função do molde (colapsável, permanente ou a junção de ambos) e, a partir dai, serão estudadas as variações desses moldes (ex. colapsável em areia verde, em casca cerâmica, em areia ligada, etc.).

Num segundo momento, serão estudados os diversos defeitos a partir dos moldes, má moldação, má compactação dos moldes, etc. e por último, um estudo no que há de mais moderno em processo de fundição, no caso, a Tixo/ReoFundição.

4

1.1. Revisão.

Processo deriva do latim procedere, verbo que

indica a _______________________, ir para frente

(pro+cedere) e é um _______________________e

particular de ações com objetivo comum. Pode

ter os mais variados propósitos:

criar, inventar, projetar, transformar, produzir, contro

lar, manter e usar produtos ou sistemas.

Fonte: wikipédia.

CL 1. Introdução a disciplina de Fundição II

5

1.1. Revisão.

CL

ESTRUTURA PROPRIEDADES

PROCESSO DE FABRICAÇÃO

1. Introdução a disciplina de Fundição II

(2)

1.1. Revisão. CL 7 1.1. Revisão. CL 8 1.1. Revisão. CL PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: Mecânicas

resistência à tração, compressão, flexão resistência ao escoamento, à fluência, à fadiga ductilidade módulo de elasticidade resistência ao desgaste Físicas propriedades elétricas magnéticas térmicas ópticas densidade Químicas resistência à corrosão

9

1.1. Revisão.

CL PROPRIEDADES DOS MATERIAIS: Mecânicas

resistência à tração, compressão, flexão resistência ao escoamento, à fluência, à fadiga ductilidade módulo de elasticidade resistência ao desgaste Físicas propriedades elétricas magnéticas térmicas ópticas densidade Químicas resistência à corrosão

ESTRUTURA NOS MATERIAIS

•ESTRUTURA ATÔMICA •ESTRUTURA CRISTALINA •MICROESTRUTURA •MACROESTRUTURA

10

Metalurgia do pó

Taplicada< Tfusão Taplicada > Tfusão Mecânicos (emprego de tensão) Metalúrgicos (emprego de temperatura) Tratamentos térmicos Usinagem Fundição Soldagem Lingotamento σσσσaplicada> σσσσruptura σσσσaplicada< σσσσruptura

Trefilação Laminação

Extrusão Forjamento 1.1. Revisão.

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO MATÉRIA PRIMA METÁLICA.

1.1. Revisão.

• Recebimento de materiais e insumos de fundição; • Cálculo de Carga;

• Tipos de Fornos;

• Refratários utilizados em fundição; • Tratamento do banho líquido; • Ensaios do metal líquido; • Modelagem, Modelos, e matrizes;

• Moldagem, moldes mecanização das operações; • Macharia e processos especiais de moldagem...

(3)

VÍDEO

CL 13

1.2. Introdução.

...Principais Processos Produtivos de Fundição.

Muitos processos produtivos de fundição são utilizados atualmente para a manufatura de metais, eles vão desde processos milenarmente conhecidos a técnicas produtivas modernas e muito apuradas: • Fundição em Areia (processo mais conhecido) • Fundição em Moldes Permanentes (Coquilhas) • Fundição Sob-Pressão (injeção de metais - die casting) • Fundição por Centrifugação (Tubos Fundidos) • Fundição de Precisão (Microfusão, Cera Perdida) • Fundição por Moldagem (em Gesso, Silicone)

• Fundição em Casca (Shell Molding) CL

14

Quem somos e para onde vamos?

Segundo o Conselho Nacional de Educação/MEC, o _______________é um profissional apto a desenvolver, de forma plena e inovadora, atividades em uma determinada modalidade profissional, porque possuem formação específica para aplicação, desenvolvimento, pesquisa

aplicada a inovação tecnológica e a difusão de

tecnologias, gestão de processos de produção de bens e

serviços e o desenvolvimento da capacidade

empreendedora.

15

Quem somos e para onde vamos?

Sinônimo de ¹fazer: efectuar, elaborar, executar e realizar.

Sinônimo de ²conceber: compor, criar, imaginar e inventar. CL

Arte: sabe-se fazer (educação informal, prática) Técnica: sabe-se fazer, com destreza e precisão (escola técnica) Ciência: sabe-se como e porque ocorrem os fenômenos (universidade)

Tecnologia: sabe-se __________, com destreza, precisão e base científica (universidade tecnológica)

Engenharia: sabe-se ²conceber e _________, com destreza, precisão e base científica (universidade)

16

Saber __________, com destreza, precisão e base científica:

• Fundição em Areia

• Fundição em Moldes Permanentes (Coquilhas) • Fundição Sob-Pressão (injeção de metais - die casting) • Fundição por Centrifugação (Tubos Fundidos) • Fundição de Precisão (Microfusão, Cera Perdida) • Fundição por Moldagem (em Gesso, Silicone) • Fundição em Casca (Shell Molding)

17

IMPORTÂNCIA DA FUNDIÇÃO

Praticamente todo produto metalúrgico

passa por um processo de fundição em

algum momento de sua produção.

(4)

É a conformação de metais e ligas a partir do material líquido, vazado em moldes apropriados onde, ao solidificar-se, toma-lhe a forma; resultando em:

- produtos acabados (peças, componentes); - semi-acabados para processamento mecânico (tarugos, lingotes, chapas);

- matéria prima gusa, etc.. CL

19 1.2. Introdução. IMPORTÂNCIA DA FUNDIÇÃO Produtos acabados Lingotes, tarugos Produtos semi-acabados CL 20 1.2. Introdução. IMPORTÂNCIA DA FUNDIÇÃO CL 1. Introdução a disciplina de Fundição II

FUNDIÇÃO FUNDIÇÃO EXTRUSÃO ESTAMPAGEM TREFILAÇÃO 21 1.2. Introdução. IMPORTÂNCIA DA FUNDIÇÃO CL 1. Introdução a disciplina de Fundição II

22

(5)

CL

________________________

Metal líquido é vazado em um molde Toma a geometria do molde

É em seguida resfriado, solidificando É então retirado de dentro do molde Metal líquido é vazado em um molde Toma a geometria do molde

É em seguida resfriado, solidificando É então retirado de dentro do molde

25

“A fundição pode até parecer inicialmente um PROCESSO simples, sem grandes atrativos ou coisa que qualquer um sabe fazer. Isto é um engano. Trata-se de um processo apurado cheio de detalhes técnicos, que envolve engenharia aguçada e química avançada, onde o menor descuido pode condenar um lote inteiro de produção.”

Aplicação pura e simples do princípio de Arquimedes:

“o ____ toma a forma do_

que o contém”

CL 26

Produção de peças pela____________

de _________em ...

Além de “___________” às peças

determina as suas ______________.

27

CL O______________________da fundição é o de dar_____ _____________adequada ao metal, vertendo-o em estado líquido dentro de uma cavidade de um_____com a_____

desejada. O próprio molde___________do metal líquido e após a______________________se obtém a peça com as

________________ pretendidas (ou não).

28

1.3. Fatores determinantes para a escolha do PROCESSO.

Basicamente o que determina o melhor processo a ser adotado para confecção ou desenvolvimento de uma determinada peça, são os seguintes fatores:

• Peso da peça,

• Metal base envolvido (por exemplo, se ferrosos ou não-ferrosos), • Liga de determinado metal,

• Características metal-mecânicas exigidas, • Acabamento superficial desejado,

• Espessuras mínimas e máximas de cada parte ou parede da peça, • tolerâncias dimensionais exigidas,

• Ângulos desejados,

• Matrizes, ferramentas, moldes e/ou modelos necessários, • Tamanho da peça

• Formato geral da peça.

• Quantidade de peças que serão produzidas, • Capacidade de repetibilidade das peças,

• Custos operacionais envolvidos no processo escolhido.

29

Aplicações fundição

• Parte de motores

• Turbinas hidráulicas e gás

• Equipamentos e ferramentas para a indústria mecânica

• Laminadores

• Hélices e âncoras de navios

• Válvulas de alta e baixa pressão

• Sapatas de freios

• Rodas de automóveis

• Artefatos para uso doméstico...

MHRobert

(6)

Exemplos de peças fundidas

CL 31

CL

Suporte da suspensão 6,5kg (A357, T5)

Carcaça Sistema ABS 150g

Carcaça Motor Elét. 330g

Carcaça Diferencial 500g 32

33

VANTAGENS DA FUNDIÇÃO SOBRE OUTROS PROCESSOS

Não há limite de peso Formas complexas Ampla gama de metais e ligas Versatilidade de produção Baixo custo

Elevada precisão dimensional e acabamento Obtenção de near net shape

Permite o controle de propriedades Utilização de sucatas

30 mm

34

DIMENSÕES: m A mm PESOS: ton A g TOLERÂNCIAS: 0,01 mm A 0,25 mm ACABAMENTO SUPERFICIAL: de 1 a 25 µµµµm CL 1. Introdução a disciplina de Fundição II

Ex.: Convencional nNúmero de itens 147 nPrendedores 1363 nPeso 8 kg Fundido nNúmero de itens 40 nPrendedores 450 nPeso 5 kg Economia nCustos recorrentes 30% nTempo de montagem 80% CL 1. Introdução a disciplina de Fundição II

Porta rebitada

Porta fundida

(7)

1.4. Fatores Operacionais do PROCESSO.

• Insumos e matérias primas,

• Conhecimento dos equipamentos de fusão (fornos e dispositivos), • Conhecimento da matéria-prima a ser fundida,

• Formulação das ligas metálicas e uso correto dos elementos de liga, • Dinâmica de trabalho do metal fundido e elementos de liga , no forno,

• Limpeza do metal líquido, no forno (retirada de escória e impurezas),

• Conhecimento sobre gases envolvidos no processo de fundição (bolhas), • Temperaturas de fusão (do metal e das ligas),

• Temperatura de vazamento do metal,

• Velocidade de vazamento do metal,

• Fluidez,

• Escoamento,

• Processos Produtivos ou de Fabricação,

• Conhecimento sobre modelos de fundição (modelagem), • Conhecimento sobre moldes de fundição (moldagem), • Conhecimento sobre canais de alimentação e canais de ataque, • SOLIDIFICAÇÃO,

• Temperatura de solidificação do metal,

• Velocidade de solidificação do metal (Taxa de resfriamento),

• Tempo de Solidificação,

• Contração metálica,

• Transferência MASSA E CALOR (metal para o molde e molde para o meio),

• Extração da peça do molde,

• Retirada de canais de alimentação e ataque,

• Rebarbação,

• Acabamento superficial,

CL 37

Fluxograma do Processo de Fusão:

RECEBIMENTO DA MATÉRIA PRIMA CÁLCULO DE CARGA PREPARAÇÃO DA CARGA (carregamento) FUSÃO DA CARGA CONTROLE COMP. QUIM. E TEMPERATURA VAZAMENTO 2.1. Fusão. CL 38 2.1. Fusão.

O que é a prática de fusão?

Operação que tem como função levar uma dada massa_______de metal, com________________ específica, para uma dada_________________de vazamento numa velocidade de fusão desejada e com______________econômica.

CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

39 2.1. Fusão. •Fusão •Transferência •Inoculação •Vazamento...

•...continuação do processo numa fábrica...

•Desmoldagem

•Separação do sistema de canais

•Retorno do sistema de canais

40

Silos dos elementos de liga. Baias de Matéria-prima.

2.2. Etapas de uma Fábrica.

41

Carregamento dos fornos Preparação de carga

(8)

Fornos Fusores Espectrômetro

CL

43

Carregamento da panela CL

44

Fechamento de molde Moldagem mecanizada

45

Alimentando colocador de machos

46

Forno Vazador automático Vazamento manual

Desmoldagem linha vazamento automático Desmoldagem Linha Vazamento Manual CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

(9)

Carregamento Jato de Granalhas

CL

49

Gancheiras com tampas para jateamento Gancheiras com carcaças

jateadas

CL

50

Mesa giratória Mesa contínua

51

Retirada de peças das gancheiras Tanque de Pintura

52

Expedição

53

2.3. Divisão.

Os processos de fundição podem ser classificados

de acordo com o material empregado na fabricação

do molde, em:

1. Moldes Colapsáveis

2. Moldes permanentes (coquilhas) 3. Moldes semi-permanentes

(10)

2.3. Divisão.

MOLDES COLAPSÁVEIS

“Processos que utilizam moldes de material refratário.” Os moldes são quebrados para a retirada do fundido. Cada molde se presta a somente __________________. O material do molde pode, dependendo do processo, ser recuperado para a construção de outro molde, após desmoldagem da peça.

Podem ser fabricadas _______________________________ ________________,(várias cavidades a serem preenchidas). CL

55

2.3. Divisão.

• Areia verde • Areia seca

• Processo silicato de Na/CO2

• Areia cimento

• Moldagem em casca (shell molding) • Resinas de cura a frio

Areias sem ligantes

• Molde cheio • Moldagem a vácuo • Moldes congelados

Outros refratários ≠≠≠≠areia

• Cera perdida • CLA

CL Areias + ligantes simples

Areias + ligantes orgânicos

56

2.3.1. Areia Verde.

RESUMO

• Processo mais popular - cerca de______(em volume de metal líquido) da produção de fundidos;

• Baixo custo;

• Amplamente utilizado tanto para pequenas quanto elevadas produções;

• Elevada versatilidade quanto ao peso (de poucas gramas até dezenas de toneladas);

• Utilizado para ligas ferrosas e não ferrosas.

57

Porque areia verde?

- A areia é dita verde em função do vazamento do

metal ocorrer num molde contendo ____________

(não necessita de secagem) e sem

de cura;

- Processo de moldagem areia verde é o ________

simples e_____utilizado para produção de fundidos

em aço, ferro fundido e ligas de não ferrosos;

58

Composição da mistura:

- Areia de sílica (de __________________);

- Argila ou bentonita (_____no sistema e ___na areia nova); - Mogul ou amido de milho (__________sobre areia); - Pó de carvão (_______________sobre bentonita); - Serragem (_______________sobre areia); - Água (_________________sobre areia).

Composição da mistura:

•Argila e água:

água penetra na superfície dos grãos de argila, formando______ __________envolvendo esses grãos.

torna-a

______

e

permite

moldagem

.

(11)

Equipamentos de moldagem:

•Soquetes

e

marteletes

pneumáticos

para

moldagem manual;

•Máquina de impacto + compressão;

•Máquinas de alta pressão e alta velocidade.

CL 61

Vantagens do processo:

Grande

__________

como processo de fundição;

Moldagem pode ser manual, mecanizada ou

automatizada;

Permite fácil

___________

da areia;

Padrões variados de acabamento (_____________

__) e tolerância dimensional (_

____________________);

Processo muito econômico.

CL 62

Desvantagens ou limitações do processo:

Fundidos

de

geometria

complicada

não

são

adequados para este processo;

O acabamento superficial e a precisão dimensional

diminui com o aumento do peso da peça;

Peças grandes exigem areia muito resistente para

evitar deformação e erosão do molde, o que

inviabiliza o processo;

63

Desvantagens ou limitações do processo:

Necessita de

_________

para controle constante

das propriedades da areia preparada;

Alta relação areia metal.

64

Os componentes de uma areia de fundição:

areia que é o constituinte básico, no qual devem ser

considerados os característicos de pureza, granulometria (tamanho de grãos, distribuição granulométrica, dureza, forma dos grãos, integridade dos grãos, refratariedade, permeabilidade e expansibilidade;

argila, que constitui o aglomerante usual nas areias de

fundição sintéticas (especialmente preparadas);

carvão moído, eventualmente, para melhorar o

acabamento das peças fundidas; CL

2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

65

Os componentes de uma areia de fundição:

dextrina, aglomerante orgânico, para conferir maior

resistência mecânica à areia quando secada (estufada);

farinha de milho gelatinizada (Mogul), que melhora a

qualidade de trabalhabilidade da areia;

breu em pó, também como aglomerante, que confere,

principalmente em areia seca, grande resistência mecânica;

serragem, eventualmente, para atenuar os efeitos da

expansão. CL

(12)

Confecção dos machos:

Para a confecção dos machos, as areias devem apresentar alta resistência depois de estufadas (secas), alta dureza, alta permeabilidade e inalterabilidade.

Os seus componentes, além da areia natural e água, incluem vários tipos de aglomerantes, entre os quais podem

ser citados o ___________________________

_____________________________________________, ________ etc.

Os machos são normalmente secados em estufa (estufados) entre ________________ºC.

CL 67

Procedimento: (de acordo com figuras seguintes)

• Preparo do modelo;

• Montagem de modelo na caixa de moldar;

• Preenchimento

da

caixa

com

a

areia

de

moldagem;

• Compactação da areia;

• Retirada do modelo;

• Montagem de machos, fechamento das partes

do molde;

Molde pronto para receber o metal líquido (V.F.1) CL

68

Esquema representativo de moldagem em caixa, com areia verde – peça sem macho

69

Esquema representativo de moldagem em caixa, com areia verde - peça com macho 70

2.3.1. Areia Verde. 2.3.1. Areia Verde.

Procedimento DESMOLDAGEM, Rebarbação, Limpeza:

• Após determinado período de tempo em que a

peça se solidifica (depende do tipo de peça, do

tipo de molde e do metal) ela é retirada do molde

manualmente ou por processos mecânicos;

• Rebarbação - A rebarbação é a retirada dos

canais de alimentação, massalote e rebarbas

que se formam durante a fundição. Ela é

realizada quando a peça atinge temperaturas

próximas às do ambiente.

CL

(13)

Procedimento DESMOLDAGEM, Rebarbação, Limpeza:

• Limpeza - A limpeza é necessária porque a peça

apresenta uma série de incrustações da areia

usada na confecção do molde. Geralmente ela é

feita por meio de jatos abrasivos, granalhas...

CL 73

2.3. Divisão.

74

2.3.2. Areia Seca.

RESUMO

Processo semelhante ao processo de fundição em

areia verde. Umidade inicial em geral é ________à

da Verde.

Diferença: necessidade de secagem antes de

receber o metal líquido.

•Composição da areia: areia + ______________

________ que fornecem resistência mecânica após

secagem (ex. óleo de linhaça e mamona, derivados

de petróleo).

CL

75

Confecção do molde≈ao processo de fundição em areia verde; exceto a etapa final ⇒ secagem em estufa (200-300°C).

Vantagens:

• Secagem _________________________pelo metal líquido; • Reduz teor de água no molde < possibilidades de defeitos

na peça fundida, ex.: porosidade;

• Aumentar a __________________________; • > estabilidade dimensional;

• Fornece fundidos de melhor qualidade que a fundição em

areia verde. CL

76

A necessidade de secagem (tempo de secagem é função de dimensões do molde) aumenta os custos do processo. _________: secagem superficial (1 a 3 cm junto à superfície interna do molde) com auxílio de secadores portáteis, lâmpadas, maçaricos ou elementos resistivos.

Moldes

devem

receber

metal

líquido

________________________________

para evitar

drenagem de água das camadas externas para a

superfície interna do molde.

77

Utilização:

• Moldes c/ grandes dimensões (são _________________) secados com secadores portáteis;

• na confecção de machos;

• na moldagem por parte de ________________________ _____________;

Exemplos:

Peças grandes de grandes seções de parede, como cilindros de Laminação e engrenagens pesadas.

Desvantagem:

Mais custosa que a Verde.

(14)

2.3. Divisão.

79

2.3.3.Processo Silicato de Sódio (Na2SiO3)/CO2.

RESUMO

Conhecido desde o século passado;

Amplo uso comercial a partir dos anos 50;

Composição da areia: areia +

_______

+ ____.

CL 80

2.3.3. Processo Silicato de Sódio (Na2SiO3)/CO2.

Definição do processo:

Processo de moldagem e macharia que consiste na passagem de um ______________________________que atravessa a areia envolvida com silicato de sódio promovendo a cura, e com isso fornecendo rigidez ao molde.

Componentes do processo: - Areia seca;

- Silicato de sódio;

- Aditivos (pó de carvão, melaço, etc) - Gás CO₂.

81

Processo bastante versátil:

⇒fabricação de moldes de pequenas, médias e grandes

dimensões;

⇒fornecem fundidos com boa qualidade superficial para ferrosos e não ferrosos;

⇒fornecem fundidos com alta precisão dimensional. Uso popular:

⇒na fabricação de machos;

⇒na fabricação de moldes que requeiram bom acabamento; ⇒na moldagem de peças grandes, por partes.

________________________________________________!

__________________________!

82

CONFECÇÃO DO MOLDE

⇒

Na

₂

O.2SiO

₂

(aglutinante) e H

₂

O (máx. 1%) são

misturados à areia;

⇒

A mistura é colocada sobre o modelo, utilizando

vibração para acomodação da areia (compactação leve,

manual ou vibração);

⇒

Gás CO

₂

é passado pelo interior da areia misturada

.

Princípio _____________

O Processo é um fenômeno _____________ e pode ser descrito:

⇒Reação química de formação de ________, carbonato e bicarbonato de sódio;

⇒__________(desidratação) do silicato de sódio pelo CO₂

seco;

⇒Secagem(___________) do silicato de sódio por difusão da umidade para a atmosfera.

(15)

_____________

:

Envolve grãos de areia, fornecendo coesão e plasticidade.

_____________

:

Fornece forte ligação e alta resistência mecânica ao molde.

Tempo de gaseificação determina a fração de sílica gel e de silicato vítreo e, portanto, as propriedades do molde. (V.F.2)

CL 85

CL 1-diretamente sobre a areia 2-através da areia, usando uma sonda

3-na cavidade do molde 4-através do molde/modelo 5-em câmara evacuada 86

Mecanismo de cura:

Reação química do gás CO₂ com o silicato de sódio _________ a água da composição. A perda de água para o ambiente __________________efetivo ao molde ou macho. A areia deve:

Ser livre de _____________: argila, sujeira, pedras, etc. Ter baixa _____________, máxima de 1%;

Areia com T máx. _____________; Ter granulometria máx. _____________; Evitar teor de _____________.

87

Preparação da mistura:

Preferível misturador contínuo com bomba dosadora (pistão ou engrenagem);

Adição de 3 a 5% de silicato de sódio sobre a areia.

Moldagem/compactação:

- Manual;

- Mecanizada (sopro, impacto e compressão).

88

Métodos de gasagem:

- Por agulha;

- Por campânula;

- Pelo modelo.

89

- Processo requer pequeno investimento;

- Tempo de cura reduzido;

- Não necessita de estufa/calor para “curar”;

- Baixa evolução de gases;

- Boa precisão dimensional

.

(16)

Desvantagens do processo:

-

Baixo tempo de estocagem dos moldes e machos

devido a alta higroscopia do processo;

- Processo caro para recuperação da areia;

- Baixa colapsibilidade.

CL 91 2.3. Divisão. • Areia verde • Areia seca

92

2.3.4.Areia Cimento.

Equiparado com o Areia Seca, porém, com vantagem de dispensar

__________e________________________dos moldes; Uso comercial a partir dos anos 50;

Popular para moldes de grande porte, para ligas ferrosas; Mistura: 90% areia + 8-10% cimento + 4-8% água. Desnecessário:

⇒caixas de moldagem, somente molduras (a alta resistência do cimento sustenta o molde);

⇒elevada compactação. _CL

93

2.3.4.Areia Cimento.

•

O modelo é retirado após cura parcial;

•

O processo é lento (

_____________

) dada a lenta secagem do cimento;

• Fornecem moldes com elevada resistência mecânica e com reduzida colapsibilidade;

• Areias podem ser recuperadas (moinho de martelo), porém com perda total do aglomerante;

• Requer grandes áreas de secagem devido ao tempo;

• Para grandes peças: lingoteiras, hélices de navios, corpos de máquinas, operatrizes de prensas, construção naval. CL

94

2.3. Divisão.

Areias + ligantes simples

2.3.5. Moldagem em Casca - Processo Shell (shell molding)

O processo Shell é baseado no uso de uma mistura de

resina sintética com areia sobre uma placa metálica

aquecida, que forma uma casca de pequena espessura. O catalisador será o

_____________

.

É um processo de fundição de precisão, utilizado para todos os tipos de metais e ligas, em que é possível obter peças com elevada precisão dimensional e de acabamento.

O

___________

das areias com resinas e a

_______

a peças pequenas e médias são as maiores desvantagens deste

processo. _CL

(17)

Foi primeiramente apresentado na Alemanha (nos anos

40); hoje é amplamente utilizado para os mais variados

produtos e ligas.

Mistura de moldagem:

areia ~100 AFS (__) + resina ()

Obs.: 150 AFS para detalhes, porém absorve muita resina. 75-90 AFS aço carbono. 150 AFS Ligas leves

As resina em geral são fenólicas.(V.F.3) _CL 97

MÉTODOS DE MOLDAGEM

_____________:

• A areia é mantida no interior de uma caixa;

• O modelo é preso sobre a caixa que é então virada de

modo a deixar cair areia sobre o modelo.

CL 98

MÉTODOS DE MOLDAGEM

_____________:

• A areia é soprada para a cavidade entre modelo e placa de fechamento, produzindo uma casca de espessura uniforme e controlada (modelo e placa de fechamento aquecidas);

• Elevado custo (equipamentos);

• Justificável para grande quantidade de peças (dimensões médias/pequenas);

• Muito utilizado para confecção de machos.

99

Componentes da mistura: - Areia (_____________); - Resina fenólica;

- Conversor (hexametileno tetramina) responsável pela velocidade de cura da mistura;

- Lubrificante (estearato de cálcio) responsável pela fluidez da mistura.

100

- Misturador contínuo, pás ou mós;

- Adição de _____________de resina sobre a areia; - Adição de_____________de conversor sobre a resina; - Adição de _____________de lubrificante sobre a resina.

101

MODELO

⇒metálico de alta qualidade e acabamento superficial; ⇒construído em materiais estáveis à temperatura de cura da resina (Al, aços);

⇒modelos em placas, em árvores contendo mais de uma cavidade – mais de uma peça pode ser feita em um único vazamento.

(18)

Etapas do processo:

1- Modelos de metal com canais e massalotes.

CL 103

2- Modelo fixo na placa de aquecimento (200 a 250 ºC).

CL 104

3- Placa e reservatório giram 180º para contato da areia com o modelo aquecido.

105

4- Formação da casca no contorno do modelo com espessura 10 a 15mm (tempo 15 s).

106

5- Cura da casca em estufa a 350 – 450ºC (2 a 3 min.).

6- Extração da casca através de pinos extratores;

7- Fechamento das cascas com cola, grampos ou preenchimento de uma caixa metálica com material granulado;

8- Vazamento; 9- Desmoldagem.

(19)

• Elevada vida de _____________ (??) da mistura; • Excelente acabamento superficial, estabilidade

dimensional;

• Produz peças finas e de geometria complexa; • Baixa relação areia/metal;

• Baixa higroscopia. CL

109

• Alto custo inicial do ferramental;

• Somente pode ser utilizado ferramental metálico; • Limitação quanto ao tamanho e peso das peças; • Recuperação total da areia exige equipamentos

sofisticados e de alto custo.

CL 110

Não requer compactação da areia;

A resina da areia polimeriza com aquecimento, formando uma casca sobre o modelo, em tempos de 1 a 3 min;

Espessura da casca: suficiente para suportar pressão do líquido; valores típicos: 5 a 10 mm;

A casca é destacada do modelo, as partes são fechadas para montagem do molde, estando pronto para o vazamento do líquido;

111

Processo de moldagem em casca – Shell molding

112

Processo de moldagem em casca – Shell molding

113

(20)

2.3. Divisão.

CL 115

2.3.6. Resinas de cura a frio.

Revolucionaram a tecnologia de moldagem:

• Dispensam elevadas temperaturas

• Dispensam longos tempos de cura

Eliminam presença de gases provenientes da queima de componentes orgânicos (que requerem altas temperaturas para cura).

Ampla gama de processos (produtos) disponíveis, com diferentes denominações comerciais

Resinas polimerizam à temperatura ambiente, em presença de catalisador:

• Tempos da ordem de minutos ou segundos CL 116

Pep Set

Além da areia, utilizam-se ___________________ (Parte I e Parte II) para enrijecer o aglomerado, e um catalisador líquido, adicionado em uma das partes da resina para proporcionar um processo de cura mais lento, o que possibilita uma maior vida de ______________________de _____________pelo setor de moldagem.

As qualidades desse processo são um baixo odor, boa fluidez da areia e possibilidade da utilização de areia recuperada.

O acabamento do molde é grosseiro quando comparado com cold box.

117

Pep Set

A velocidade de cura é em função do tipo e quantidade de catalisador utilizado.

- Resina parte I; - Resina parte II;

- Catalisador (

_____________

).

118

Cold Box – Caixa Fria

Da mesa forma, se utiliza _____________ e __________de resina. Todavia, o catalisador não é misturado na forma líquida, e sim, é gasado após a mistura da resina com a areia. Ao final da aplicação do catalisador, o molde já está com a resistência necessária para ser vazado o metal. Diferentemente do Pep Set, é necessário o uso de areia ___________________ (__________________________). Seu acabamento é____________que no processo anterior, entretanto, neste é liberado odor e fumaça muito fortes.

Cold Box – Caixa Fria

A velocidade de cura é em função do tipo e quantidade de catalisador utilizado.

- Resina parte I; - Resina parte II;

- Catalisador (

_____________

).

(21)

• Ambas utilizam modelos de madeira;

• Fornecem moldes de elevada resistência e de alta colapsabilidade, sem necessidade de elevado grau de compactação;

• Fornecem excelente precisão dimensional e acabamento superficial;

• Excelente para produção em grande escala (rapidez).

Moldes manuseáveis, úteis para: Moldagem por partes;

Moldes de grandes dimensões e geometria complexa. CL 121

2.3.6. Resinas de cura a frio. Mecanismo de cura:

• AREIA+ RESINA (I e II) + CATALISADOR

• Moldagem convencional

• Reação de polimerização imediata

• Tempo de cura: depende do tipo e % de resina/catalisador

• Moldes de alta resistência e boa colapsabilidade

• Areias recuperáveis

• Conhecidos como___________________________ Reação química da RESINA parte I com um reagente que é a RESINA parte II;

A reação é acelerada pelo CATALISADOR.

CL 122

Preferível ________________com bomba dosadora (pistão ou engrenagem);

Adição de 0,5 A 0,8% de cada parte de RESINA sobre a AREIA;

Adição de 5 a 20% de catalisador sobre o bolo. Moldagem/compactação:

Manual;

Mecanizada (vibração).

123

• Utilizado para qualquer tamanho de peça,

principalmente peças grandes (200t);

• Boa precisão dimensional;

• Não necessita de _____ ou calor para promover

a cura;

• Bom acabamento superficial;

• Permite trabalhar com baixa relação areia metal;

• Ótima colapsibilidade.

124

• Para produção seriada apresenta tempo de cura

elevada;

• Custo elevado da resina e catalisador;

• Recuperação total da areia exige equipamentos

sofisticados e de alto custo;

• Muita geração de fumaça durante o vazamento

nos moldes.

CL

125

RESINAS CATALISADORES

FURÂNICAS ÁCIDOS

FENÓLICAS ÉSTERES, SULFÔNICOS ALQUÍDICO-URETANAS AMINO-ÁCIDOS

(22)

2.3. Divisão.

• Cera perdida • CLA CL 127 2.3.7. Molde cheio. COMO MOLDAR? CL 128 2.3.7. Molde cheio.

Conhecido como fundição em molde

___________

ou

processo EPC - Evaporative pattern casting.

Modelo é feito em material

_____________

a uma

temperatura menor que a temperatura de fusão do

metal:

• Poliestireno;

• ou polimetil-metacrilato expandidos.

129

2.3.7. Molde cheio.

130

CONFECÇÃO DOS MODELOS:

Usinagem de blocos (caso de grandes dimensões e baixa

produção);

Moldagem de grânulos pré-expandidos em moldes

metálicos;

Aquecimento com vapor ou água quente

_→

grânulos

se expandem e se ligam tomando a forma do molde;

CONFECÇÃO DOS MODELOS:

Modelo já deve conter

______________________;

Modelo é recoberto com

__________________;

Pintura constitui a superfície interna do molde

_→

previne

queda de grãos de areia, controla a taxa de saída de

gases e o acabamento da peça e deve ter, portanto, sua

espessura rigidamente controlada.

(23)

CONFECÇÃO DOS MOLDES:

Areia seca de alta fluidez, sem ligantes, é colocada sobre

o modelo;

Aplica-se somente

_______. Não há compactação.

VAZAMENTO:

O metal é vazado diretamente________________:

Essencial o controle do tempo de vazamento para evitar

colapso do molde;

É essencial que a areia tenha permeabilidade adequada,

respiros devem ser previstos.

CL

133

CARACTERÍSTICAS

Processo permite geometrias complexas;

Alta precisão dimensional;

Ausência de defeitos de linhas de partição de moldes;

Ausência de retenção de ar;

Adequado para pequena e grande produção de ferrosos

e não ferrosos:

• Peso 0,5 a 25 kg

• Paredes com seções até 3,5 mm

CL

134

(V.F.4)

135

136

2.3. Divisão.

137

2.3.8. Moldagem a Vácuo.

Apresentado no japão nos anos 70

Modelo é feito em madeira, plástico ou metal,

montado em caixas de moldar ocas, conectadas à

bomba de vácuo.

Confecção dos moldes:

Modelo é revestido com película de plástico vácuo

é

aplicado

na

caixa

de

moldar,

provocando

aderência do plástico ao modelo (vácuo de 0,5 bar

ou 5.10

-3

_kgf/mm

2

(24)

• Utilizado para metais ferrosos e não ferrosos na

fundição de peças com pesos de 100-2500 kg e

reduzida espessura de parede ~ 3 mm;

• Processo facilmente automatizável;

• Processo bastante versátil: pequenas e grandes

produções, para pequenas e grandes peças.

CL 139

PROCESSAMENTO

Areia seca, de reduzida granulometria, sem aglomerantes, é colocada sobre o modelo revestido com plástico (vácuo é mantido).

Vibração para acomodação da areia; Areia é recoberta com película de plástico;

Vácuo é feito na caixa contendo areia, produzindo compactação; Ar é injetado no modelo - a película se desprende do modelo, constituindo o molde;

Partes do molde são montadas e é feito o vazamento.

CL 140

VAZAMENTO:

Metal é vazado diretamente no molde durante vazamento, ar sob pressão é mantido no interior do molde, para evitar colapso da areia;

Vácuo é mantido na areia;

Ar e gases são retirados do molde pela bomba de vácuo; Desmoldagem é imediata, bastando injetar ar no molde.

141

AREIAS UTILIZADAS:

De

reduzida

granulometria

para

prevenir

penetração de metal por ação do vácuo;

Prevenção da penetração de metal na areia pode

também ser feita com uso de pintura cerâmica

sobre o filme de plástico;

Modelos têm alta durabilidade pois não sofrem

erosão na moldagem.

142

Filmes de plásticos utilizados: Internamente (em contato com metal):

Plásticos de alta deformabilidade como copolímeros etil-acetatos, sendo o mais utilizado o etileno vinil acetato. Externamente (para recobrir a areia):

Podem ser filmes de menor custo como polietileno de baixa densidade.

Espessuras dos filmes: aproximadamente 0,006 mm.

• Menor custo do material de moldagem; • Maior vida de moldes;

• Não poluentes;

• Não ocorrem defeitos nos fundidos devidos a ingredientes voláteis na areia de moldagem;

• Areia 100% recuperável;

• Produz fundidos de boa precisão dimensional, bom acabamento;

• Produz fundidos livres de trincas e tensões residuais. CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

(25)

2.3. Divisão.

CL 145

2.3.9. Moldes Congelados - Processo Effset.

Mistura de moldagem:

Areia + 2-6 % de água ou

Areia + 2-8% argila + 2-12% água

Técnica:

Moldagem convencional;

Aplicação de _____________;

__________aumenta com o congelamento.

Colapso

da

areia

ocorre

após

formação

de

espessura de sólido suficiente para conter o metal

Desmoldagem espontânea

Areia ____________________

CL 146

PROPRIEDADES DO MOLDE:

• Ótimas propriedades mecânicas - comparáveis

aos moldes obtidos por processo silicato de

sódio/co

2

• Tempo de bancada pode ser da ordem de 1h

• Permeabilidade depende da ________________

• Permeabilidade é________a da areia verde e do

processo silicato de sódio/ co

₂

147

Processo desenvolvido na rússia, anos 70

148

APLICAÇÕES

• Ligas ferrosas e não ferrosas

• Peso de gramas até 80 kg

Exemplos:

ligas de Al (T

_V

~ 600-700

o

_c)

Ferro nodular (T

_V

~1400

o

_c)

Bronzes, aços, aços inox

149

QUALIDADE DO PRODUTO:

• Fundidos de boa qualidade superficial em ligas

de baixo ponto de fusão;

• Penetração de líquido no molde pode ocorrer em

caso de ligas de _____________;

• Estrutura

isotrópica,

não

ocorrem

zonas

coquilhadas ou colunares;

• Ação isolante do vapor na superfície do fundido.

(26)

CL Estrutura isotrópica Estruturas anisotrópicas

Radial Unidirecional

151

2.3. Divisão.

CL 152

2.3.10. Cera Perdida.

Também conhecido como: investment casting , lost wax, fundição de precisão, microfusão.

Já conhecido na china e egito há mais de 4.000 anos; Objetos decorativos (esculturas), __________, ornamentos; Ganha importância comercial a partir dos anos 40;

Componentes de precisão na industria aeronáutica; __________________________:

__________________________________________ CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

153

Dos processos de fundição, este é um dos que possui maior aporte tecnológico, competindo com produtos usinados ou conformados a partir de pós. As etapas: fabricação do modelo em cera; revestimento do modelo; ESTUFAGEM (100 a 120°C por 24 a 48 h); CALCINAÇÃO do modelo (650 a 1000°C por 12 horas).

Por esse processo são produzidas palhetas de turbina, componentes de armas e próteses, entre outros. Os principais metais empregados são: aços, aços especiais e ligas de níquel e de titânio.

154

Projeto do

modelo Injeção Modelo em cera

Árvore Banho de lama

Partículas Deceramento Cura da casca Fusão do metal Vazamento

Remoção do molde

Jato de areia Cortes e

(27)

TÉCNICA:

• Modelo feito em cera, por injeção em molde metálico de elevada precisão;

• Várias unidades, dezenas de modelos são montados em um único canal central formando uma árvore;

• Árvore é mergulhada em pasta refratária Al₂o₃, Sio₂, gesso, silicato de Zr e outros refratários de granulometria muito fina + ligantes à base de etil-silicatos, na-silicatos, sílica gel hidratada;

• Mistura refratária adere à cera;

• Uma Casca de superfície bastante lisa é formada. CL 157

Conjunto é mergulhado em leito fluidizado:

Casca é revestida com grãos mais grosseiros de materiais refratários à base de zirconita e alumino-silicatos;

Secagem por aquecimento:

• Para desidratação da sílica gel;

• Casca rígida é formada - espessuras de 5-15 mm;

• Modelo + casca →t e pressão em autoclave;

• Cera é

____________

e gera a cavidade do molde.

(V.F.5) CL

158

Modelos em cera

montados em árvore Aspecto da casca

159

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO

1. Matriz da peça/Injeção

2. Montagem em cachos (árvore em cera) 3. Revestimento Cerâmico

4. Deceragem 5. Calcinação 6. Fusão - Enchimento 7. Acabamento

8. Controle de qualidade e expedição

160

161

1. Matriz da peça/Injeção

Nas injetoras, são colocadas as ferramentas em

formato negativo das peças a serem produzidas, a

_______________na ferramenta onde permanece

tempo suficiente para garantir a desmodelagem.

(28)

2.3.10. Cera Perdida. PREPARAÇÃO DA CERA CL 163 2.3.10. Cera Perdida. CANAL DE ALIMENTAÇÃO CL 164 2.3.10. Cera Perdida. INJEÇÃO DA CERA CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

165

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 2. Montagem em cachos (árvore em cera)

(ÁRVORE EM CERA) os modelos em cera são

unidos a um_______que também é injetado cera, o

que da uma aparência de _________________.

166

MONTAGEM DA ÁRVORE

(29)

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 3. Revestimento Cerâmico

o cacho é levado para lavagem, para que limpe

totalmente a superfície do molde. Depois os

moldes seguem para um____________________,

mergulhados em uma lama cerâmica e areia fina,

esse procedimento cria uma parede resistente

mecanicamente e termicamente.

CL 169 2.3.10. Cera Perdida. REVESTIMENTO CERÂMICO CL 170 2.3.10. Cera Perdida. REVESTIMENTO CERÂMICO CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

171

REVESTIMENTO CERÂMICO

172

173

(30)

CL 175

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 4. Deceragem

Na secagem o molde é levado para um forno. A

cera, derrete e escorre pelos canais para um

recipiente coletor.

CL 176 2.3.10. Cera Perdida. DECERAGEM CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

177

DECERAGEM

178

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 5. Calcinação

____________________que melhora a resistência

mecânica e térmica dos moldes. Qualquer resíduo

remanescente de cera_____________.

CALCINAÇÃO

(31)

6. Fusão – Enchimento

O metal liquido já pode ser vazado, que pela

gravidade irá preencher o molde todo formando

peças brutas. A casca cerâmica pode ser removida

_____________________________.

CL 181 2.3.10. Cera Perdida. FUSÃO-ENCHIMENTO CL 182 2.3.10. Cera Perdida. FUSÃO-ENCHIMENTO CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

183

FUSÃO-ENCHIMENTO

184

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 7. Acabamento

As peças são separadas por corte ou ponto de

quebra e recebem o acabamento específico.

185

ACABAMENTO

(32)

ACABAMENTO

CL 187

PRINCIPAIS ETAPAS DO PROCESSO 8. Controle de qualidade e expedição

Ao

final

do

processo

a

peça

é

limpa

e

inspecionada, visual e dimensional, e expedida ao

cliente.

CL 188 2.3.10. Cera Perdida. CONTROLE QUALIDADE CL 2. Processos que utilizam moldes colapsáveis

189

190

Características de uma casca cerâmica • Curar após a cobertura total da árvore; • Não apresentar impurezas reativas com o metal; • Não apresentar alterações físicas acentuadas pela ação; • do calor do metal;

• Não devem trincar durante a desceragem e a sinterização; • Resistentes ao choque térmico;

• Resistentes à erosão durante o enchimento; • Colapsíveis após a solidificação do metal. Preenchimento:

• Gravidade • Centrifugação

Desmoldagem por _______________________;

FUND II - Apostila alunos - parte 1 [Modo de Compatibilidade]

Fundição II

Cleber Lessa

Cleber Lessa

Cleber Lessa

Cleber Lessa

Processo deriva do latim procedere, verbo que

indica a _______________________, ir para frente

(pro+cedere) e é um _______________________e

particular de ações com objetivo comum. Pode

ter os mais variados propósitos:

criar, inventar, projetar, transformar, produzir, contro

lar, manter e usar produtos ou sistemas.

VÍDEO

Praticamente todo produto metalúrgico

passa por um processo de fundição em

algum momento de sua produção.

________________________

________________________

“o ________ toma a forma do_____

que o contém”

Produção de peças pela____________

de _________________em ________...

Além de “___________” às peças

determina as suas ______________.

Os processos de fundição podem ser classificados

de acordo com o material empregado na fabricação

do molde, em:

Porque areia verde?

- A areia é dita verde em função do vazamento do

metal ocorrer num molde contendo ____________

______ (não necessita de secagem) e sem ______

de cura;

- Processo de moldagem areia verde é o ________

simples e_____utilizado para produção de fundidos

em aço, ferro fundido e ligas de não ferrosos;

torna-a

______

e

permite

moldagem

•Soquetes

e

marteletes

pneumáticos

para

moldagem manual;

•Máquina de impacto + compressão;

•Máquinas de alta pressão e alta velocidade.

Grande

__________

como processo de fundição;

Moldagem pode ser manual, mecanizada ou

automatizada;

Permite fácil

___________

da areia;

Padrões variados de acabamento (_____________

__________) e tolerância dimensional (_________

____________________);

Processo muito econômico.

Fundidos

de

geometria

complicada

não

são

adequados para este processo;

O acabamento superficial e a precisão dimensional

diminui com o aumento do peso da peça;

Peças grandes exigem areia muito resistente para

evitar deformação e erosão do molde, o que

inviabiliza o processo;

Necessita de

_________

para controle constante

das propriedades da areia preparada;

Alta relação areia metal.

• Preparo do modelo;

• Montagem de modelo na caixa de moldar;

“o ____ toma a forma do_

de _________em ...

(não necessita de secagem) e sem

__) e tolerância dimensional (_