Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Graduação em Engenharia de Materiais. Electro Aço Altona

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Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Graduação em Engenharia de Materiais

Electro Aço Altona

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REELLAATTÓÓRRIIOODDEEEESSTTÁÁGGIIOOCCUURRRRIICCUULLAARRII

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Universidade Federal de Santa Catarina Departamento de Engenharia Mecânica Graduação em Engenharia de Materiais

Electro Aço Altona

R REELLAATTÓÓRRIIOODDEEEESSTTÁÁGGIIOOCCUURRRRIICCUULLAARRII Período: 09/09/2009 a 18/12/2009 T ToommáássDDiiaassFFeerrrraarrii Matrícula: 08237035

Supervisor de Estágio: John Alexsandro Schultz Schiebelbein Orientador de Estágio: Valdenor Wayers

“Concordamos com o conteúdo do relatório”

_________________________ Valdenor Wayers

________________________ John Alexsandro Schultz Schiebelbein

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Electro Aço Altona

Rua Engº Paul Werner, 925 – Itoupava Seca CEP: 89030-900

Blumenau – SC Tel.: (47) 3321 7788 Fax: (47) 3321 7799 www.altona.com.br

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A

Aggrraaddeecciimmeennttooss

À empresa Electro Aço Altona como um todo pela oportunidade da realização do meu estágio que sem duvidas, foi de grande valia ao meu aprimoramento profissional e acadêmico.

Aos coordenadores de estágio professor Germano Riffel e Paulo Wendhausen por todo esforço e apoio aos alunos do curso de engenharia de materiais da UFSC.

Ao meu orientador de estágio Valdenor Wayers e meu supervisor John Schultz por toda atenção e dedicação ao meu aprendizado

Ao Vanderlei Justen, Jorge da Silva Filho e Denilson Pereira de Souza

Aos meus amigos Allan Kimpinski, Larissa da Silva, Bruna Deschamps, Victor Lauth, Fernando Maccari, Darlan Pressi e Gustavo Kuneck, por toda ajuda e confiança depositada no meu trabalho.

Aos meus tios Celso, Beatriz e prima Ângela, por todo carinho e acolhimento durante esse período em Blumenau;

A minha família por todos conselhos e apoio a todo momento.

A

ATTOODDOOSS,,MMUUIITTOOOOBBRRIIGGAADDOO!!

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SUMÁRIO

1 Introdução ... 6

1.1 Produção e Processos... 7

2 Experimento com resina Furânica e Pep Set Quantum ... 7

2.1 Revisão teórica ... 7 2.2 Desenvolvimento ... 9 2.2.1 Testes no laboratório ... 9 2.2.2 Testes na produção ... 11 2.2.3 Metalografia... 18 2.3 Análises e discussão ... 19

2.4 Conclusão sobre a moldagem com Pep Set Quantum e Furânica ... 19

3 Experimento com areias de diferentes granulometrias ... 20

3.1 Revisão teórica ... 20

3.2 Desenvolvimento ... 21

3.3 Conclusão para o experimento com diferentes módulos granulométricos. ... 25

4 Anexo A – Histórico da empresa ... 26

5 Anexo B – Cronograma de estágio ... 27

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1 Introdução

Este relatório aborda assuntos referentes às principais atividades realizadas pelo graduando Tomás Dias Ferrari no estágio curricular I na empresa Electro Aço Altona.

Boa parte do que aqui é apresentado, está relacionado diretamente com a área da moldagem sob encomenda. Outras áreas citadas são conseqüências dos trabalhos realizados neste setor.

Dentre os principais projetos realizados durante este período, é apresentada primeiramente a experiência que compara os resultados provenientes da preparação de moldes com reina Furânica e com a resina Pep Set Quantum. Trata-se de um experimento que objetiva comprovar a melhor eficiência da resina Furânica na moldagem de peças em aço, tendo em vista a possibilidade de um processo com menos retrabalhos em função de defeitos provenientes de gases.

Na sequência a abordagem é do experimento da utilização de areias com diferentes granulometrias para a resina Pep Set Quantum, buscando a otimização do processo de moldagem com uma redução significativa de gastos com resina.

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1.1 Produção e Processos

Atualmente a Altona opera com três unidades de produção. Unidade Produtos Repetitivos (UPR), Unidade Ligas Especiais (ULE) e Unidade sob Encomenda (USE).

A UPR, que ainda é dividida em mais dois sub setores, fast loop e carrossel, é a unidade que trabalha com a fabricação de produtos em série para principalmente segmentos de máquinas e equipamentos de mineração e transportes pesados.

A ULE é o setor responsável por desenvolver e produzir peças pequenas em aços e ligas especiais. Inoxidáveis resistentes à corrosão, ao calor, ou ferros de alta liga resistentes à abrasão são alguns dos tipos de materiais produzidos neste setor.

A USE é a unidade encarregada de produzir normalmente peças de alta complexidade e grande porte, com peso variando entre uma e dez toneladas. É esse o setor envolvido diretamente com os experimentos abordados neste relatório.

2 Experimento com resina Furânica e Pep Set Quantum

2.1 Revisão teórica

Este trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade da introdução da resina furânica na produção de moldes para o setor USE. Tendo como até então resinas Pep Set Quantum no processo de fabricação de todos os moldes deste setor, surgiu a oportunidade de testes com a resina Furânica no intuito de reduzir retrabalhos gerados por defeitos provenientes de gases.

Em geral ligas como a utilizada no experimento, quando resfriadas próximo a temperatura ambiente, apresentam uma solubilidade muito baixa de nitrogênio, sendo que essa ainda diminui significativamente na presença do hidrogênio. A baixa solubilidade não permite completa dissolução dos gases oriundos da moldagem, pois o nitrogênio fornecido pela resina nucleia

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bolhas de gás que se expandem nas dendritas em solidificação (locais em que ainda existe metal liquido).

Para dar inicio ao experimento, foi necessária a realização de testes no laboratório de areias a fim de garantir as especificações técnicas Altona para resistência à tração e permeabilidade do molde.

São vários os fatores de grande importância de se manter dentro dessas especificações técnicas, dentre elas está:

 Capacidade de o molde suportar a arrastes de areia durante o vazamento;

 Colapsabilidade do molde com a finalidade de acertar uma faixa de dureza que o molde resista as pressões de vazamento e ao mesmo tempo não gere trincas a quente nos peças  Permeabilidade do molde a gases desprendidos durante o vazamento que necessitam

sair do molde ao invés de entrar no aço ainda líquido, já que esse é um forte responsável por poros e trincas das ligas CA6NM

Acertados os pontos referentes ao laboratório de areias, foi iniciado o teste na produção, que seguiu com a fabricação de três moldes com resina Furânica e outros três com resina Pep Set Quantum.

Na sequência os mesmos passos foram tomados para os munhões fabricados nos diferentes moldes.

A análise principal concentrou-se nas etapas de usinagem e inspeção dos corpos de prova. Objetivando comparar as peças produzidas nos diferentes moldes, os munhões passaram por quatro etapas de desbaste de 5 mm de face cada uma, sendo que entre cada desbaste foram realizadas inspeções com liquido penetrante e partícula magnética. Em vista da grande importância destes ensaios não destrutivos para o desenvolvimento do experimento, a seguir é descrito o principio de funcionamento do líquido penetrante e da partícula magnética:

Líquido Penetrante [1]: É a inspeção que permite detectar descontinuidades que afloram na superfície da peça, como trincas, poros e dupla laminação. Pode ser aplicado em qualquer tipo de material desde que não seja poroso. Trincas extremamente finas da ordem de 0,001mm de abertura podem ser detectadas. O principio físico deste ensaio é baseado na forte capilaridade de alguns líquidos, ou seja, na capacidade de penetração em pequenas cavidades, movidos pelas

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forças de tensão superficial. Uma das principais limitações deste ensaio é que somente detecta defeitos abertos a superfície. Motivo esse da necessidade da utilização também da partícula magnética nas inspeções de defeitos nos munhões.

Partícula magnética [1]: O Objetivo principal desse ensaio é detectar descontinuidades superficiais e sub-superficiais em materiais ferromagnéticos. O principio básico é de que algumas linhas de fluxo magnético desviam-se quando deparam com descontinuidades, contornando os defeitos. Ao espalharmos pequenas partículas de material ferromagnético, estas serão atraídas pelo campo de fuga, pois a permeabilidade do ar é menor que a do ferro. O deposito de partículas sobre a peça acompanha o campo de fuga caracterizando assim o contorno da descontinuidade.

Análises finais foram realizadas com a retirada de material para metalografia e inspeções internas com liquido penetrante e partícula magnética.

2.2 Desenvolvimento

2.2.1 Testes no laboratório

Devido às condições favoráveis a fabricação de um molde no setor de Produtos Repetitivos, os testes de laboratório voltaram-se a obtenção de uma mistura de cura mais rápida do que utilizada num eventual teste no setor de produtos sob encomenda.

No laboratório de areias foram realizados seis tipos de misturas de areia de módulo de granulometria 46 AFScom resina Furânica Magnaset St 12, resina essa que cura a temperatura ambiente na presença do catalisador acido (5200).

As especificações para a resina são [2]:

Peso Específico (g/cm³): 1,120 - 1,150 Formol Livre (%): máx. 0,1

pH: 5 – 7

Nitrogênio (%): máx. 0,8

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Para o catalisador, seus ingredientes e concentrações máximas dadas em porcentagem são descritas a seguir [3]:

Ácido Xileno Sulfônico Máx. 85%

Metanol Máx. 10% Ácido Sulfúrico Máx. 2% Tolueno Máx. 0,05% Benzeno Máx. 0,05% Mistura de Xilenos Máx. 0,24% Etilbenzeno Máx. 0,09%

Foram analisadas concentrações de resina de 1,2% de resina sobre o peso da areia até 0,7%. Os resultados obtidos para a tração dos corpos de prova são apresentados na tabela 1 a seguir:

Tabela 1: Tração para corpos de prova com resina Furânica Fonte: Elaboração própria, 2009

A concentração de catalisador foi definida numa faixa percentual de 27% catalisador sobre o peso da resina, garantindo uma vida de banca de 3 minutos e 15 segundos. Lembrando sempre que vida de banca é uma característica intrínseca ao aglomerado resina/areia. Representa o momento em que a reação de polimerização se inicia agilizado pelo catalisador.

Areia de sílica nova com resina furânica Porcentagem de resina tração 2h (kgf/cm²) tração 4h (kgf/cm²) tração 6h (kgf/cm²) tração 24h (kgf/cm²) 1,20% 15,6 19,9 21,4 25,4 1,10% 14,5 19,4 18,6 19,7 1,00% 13,8 18 15,4 21,4 0,90% 10 17 17 18,3 0,80% 10,9 10,3 14,3 18,1 0,70% 9,2 9,8 11,3 12

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2.2.2 Testes na produção

Com base nos resultados obtidos em laboratório, iniciaram-se os testes na produção para os moldes com resina Furânica.

Foi selecionada a concentração de 1,2% devido os resultados de resistências a tração estarem mais próximas do especificado pelas normas técnicas Altona.

Fabricados os três moldes com resina Furânica, iniciou-se a produção dos outros três moldes com resina Pep Set Quantum. Testes em laboratório foram dispensados devido o conhecimento e a existência de testes rotineiros com a resina Pep Set Quantum na produção da Altona.

A resina utilizada foi a Pep Set parte I Quantum 4110 (resina Fenólica); Pep Set prte II Quantum 6221 que é um Poliisocianato em solução utilizado no processo de cura a frio, cuja composição é similar ao processo de Cold Box, por ser elaborado com duas partes de resina (parte 1 e parte 2). Um catalisador líquido Quantum 3609 (Solução de N-Metil Imidazol) é adicionado a uma das partes de resina proporcionando um processo de cura mais lento, o que possibilita um melhor manuseio pelo setor de moldagem. O processo de Pep Set Quantum tem como característica o baixo odor e a boa fluidez da areia [4].

No caso destes moldes, foi utilizado areia 100% nova para o faceamento e areia 100% recuperada para o enchimento. As concentrações de resina e catalisador para a fabricação do molde foi utilizadas da seguinte maneira:

Resina parte I + resina Parte II: 1,2 % sobre o peso total da areia Resina I: 65% da resina total

Resina II: 35% da resina total

Catalisador: 3% sobre a resina parte I

Após o tempo de cura, os seis moldes passaram para a etapa de revestimento superficial com uma tinta refrataria para se obter um melhor padrão de acabamento superficial, uma vez que esse revestimento é responsável por vantagens como:

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 Melhorar o acabamento superficial;

 Facilitar a desmoldagem e a limpeza da peça fundida;  Reduzir os defeitos originados na interface areia/metal;

 Fixar melhor o grão de areia do molde, evitando inclusões nos fundidos;  Regular a permeabilidade;

 Diminuir a evolução e difusão de gases na interface areia/metal;  Diminuir a necessidade de trabalhos de rebarbação;

 Evitar a sinterização da areia;

Para este revestimento, foi realizada uma pintura com quatro demãos utilizando pistola e uma demão com pincel.

Antecedendo o vazamento do metal nos moldes, foi realizado o aquecimento interno com a finalidade de retirada de umidade e na sequência foi injetado argônio objetivando tornar o interior dos moldes inertes a outros gases.

Cerca de 24 horas após a etapa de moldagem, a liga ASTM-A743 GRCA6NM de composição química como mostrada na tabela 2 a seguir, foi preparada e vazada a uma temperatura de 1561°C.

Elemento

Químico Descrição do Elemento químico Mínimo % Máximo %

C Carbono 0,06 Mn Manganês 1 Si Silício 0,6 Cr Cromo 11,5 14 Ni Níquel 3,5 4,5 Mo Molibidênio 0,4 1 P Fósforo 0,04 S Enxofre 0,03

Tabela 2: Composição química da liga ASTM-A743 GRCA6NM Fonte: Elaboração Aciaria Altona.

Objetivando manter as mesmas condições de vazamento para os moldes em Pep set Quantum e nos moldes em resina Furânica, esses foram dispostos alternados na sequência de enchimento. Com garantia de uma boa resistência dos moldes na hora do vazamento, tesetes de

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trações foram realizados, resultando numa tração de 12,6 kgf/cm² para os moldes em furânica e uma tração média de 11 kgf/cm² para os moldes em Pep Set Quantum.

Aguardado o tempo necessário para a solidificação e resfriamento das peças, essas passaram pela etapa de desmoldagem. Devido a uma microestrutura martensitica com pontos de acumulo de tensões, essa desmoldagem aconteceu a uma temperatura inferior a 100 °C. Foi apontada uma temperatura media de 32° C na região de espessura mais grossa, e 23°C na região de espessura mais fina.

Para os cortes de canais, os munhões passaram pelo tratamento térmico de recozimento objetivando alívio de tensões, em seguida esses passaram pelo setor de rebarbação par retirar rebarbas provenientes da moldagem.

A prova real do experimento foi iniciada nas etapas de usinagem e inspeção das peças. Passando por quatro etapas de usinagem de 5 mm de face cada uma, e intercaladas por inspeção com liquido penetrante e partícula magnética, pôde-se analisar o número de defeitos provenientes de cada um dos dois processos de moldagem. Para distinção do processo de fabricação de cada munhão, cada um foi nomeado com uma sequência. A tabela 3 abaixo mostra o processo e o nome dado a cada munhão.

Sequência Tipo de resina GY149 Furânica GY150 Furânica GY151 Furânica

GY152 Pep Set

GY153 Pep Set

GY154 Pep Set

Tabela 3: referencia para munhões. Fonte: Elaboração própria, 2009

O primeiro e o último desbaste com os respectivos resultados para um munhão de cada processo são ilustradas pelas figuras a seguir:

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1° desbaste

Figura1: Liquido penetrante. Sequência GY149 (Resina Furânica) Fonte: Elaboração própria, 2009.

Figura 2: Partícula Magnética. Sequência GY149 (Resina Furânica). Fonte: Elaboração própria, 2009.

Figura 3: Líquido penetrante. Sequência Figura 3: Líquido penetrante.

Sequência GY152 (Resina Pep Set Quantum) Fonte: Elaboração própria, 2009.

Figura 4: Partícula Magnética.

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4° desbaste

Figura 5: Liquido penetrante. Sequência GY149 (Resina Furânica) Fonte: Elaboração própria, 2009.

Figura 7: Líquido penetrante.

Figura 6: Partícula Magnética. Sequência GY149 (Resina Furânica) Fonte: Elaboração própria, 2009.

Figura 8: Partícula Magnética.

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O critério para a utilização do liquido penetrante é conforme PREND-001

Segue a norma ASTM E165 VIII div. 1 app.8.4. Esse critério estabelece que:

 Não são permitidas indicações lineares maiores que 1,5 mm  Não são permitidas indicações arredondadas maiores que 5 mm.

 Não são permitidas 4 ou mais indicações arredondadas alinhadas (maiores que 1,5mm) e separadas por uma distância menor que 1,5 mm, de borda a borda.

Mais detalhadamente, as tabelas 4 e 5 abaixo, apresentam os resultados numéricos de quantidades de trincas e defeitos revelados pela partícula magnética e liquido penetrante em cada munhão para todos os desbastes.

Partícula Magnética Sequência 1° desbaste 2° desbaste 3° desbaste 4° desbaste Soma de todos desbastes n° de trincas n° de trincas n° de trincas n° de trincas n° de trincas GY149 (Furânica) 0 0 0 2 2 GY150 (Furânica) 0 1 0 0 1 GY151 (Furânica) 0 0 0 1 1 GY152 (Pep Set) 20 4 5 3 32 GY153 (Pep Set) 20 3 3 1 27 GY154 (Pep Set) 12 3 1 3 19

Tabela 4: Quantificação de defeitos por partícula magnética. Fonte: Elaboração propria, 2009

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Líquido Penetrante

Sequência 1°

desbaste desbaste2° desbaste3° desbaste4°

Soma de todos desbastes n° de

defeitos defeitos n° de defeitos n° de defeitos n° de defeitos n° de GY149 (Furânica) 9 3 2 0 14 GY150 (Furânica) 3 0 0 0 3 GY151 (Furânica) 2 0 3 1 6 GY152 (Pep Set) 8 0 11 3 22 GY153 (Pep Set) 18 10 0 1 29 GY154 (Pep Set) 8 6 1 2 17

Tabela 5: Quantificação de defeitos por líquido penetrante. Fonte: Elaboração propria, 2009

Concluídas as etapas de desbastes e inspeções para os munhões, foi então realizado um corte correspondente a uma fatia na região de um dos defeitos do munhão GY152 (Pep Set Quantum). Posteriormente realizou-se novamente ensaio com liquido penetrante e partícula magnética visando analisar a possível existência de defeitos no interior da peça. O corte realizado no munhão é apresentado a seguir:

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Figura 9: corte transversal e partícula magnética munhão GY152

Fonte: Elaboração própria,2009

Isento de qualquer outro defeito além da possível trinca selecionada no momento do corte, foi então preparada uma amostra para metalografia da região, objetivando analisar e confirmar os motivos e o tipo de defeito existente nessa peça.

2.2.3 Metalografia

Abaixo são apresentadas as figuras representativas da metalografia:

Figura 10: Alinhamento de defeitos ocasionados por gás.

Aumento: 50x

Fonte: Elaboração Altona, 2009

Figura 11: Alinhamento de sulfeto de manganês juntamente com porosidade.

Aumento: 100x

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Figura 12: Martensita com presença de ferrita delta. Aumento de 100x. Ataque: CuCl2

Figura 13: Martensita com presença de bainita. Aumento de 100x Ataque: CuCl2

2.3 Análises e discussão

A análise metalográfica confirma os defeitos provocados pelos gases oriundos da moldagem. Com aparência de um microrechupe, esse defeito foi ocasionado por bolhas de gás expandidas entre as dendritas em solidificação. Ilustrado pela figura 11, temos também

alinhamento de sulfeto de manganês. Esse tipo de inclusão ocorre devido ao elevado teor de oxigênio residual, que neste caso apresentou-se na forma arredondada e de bastonete. As inclusões em forma de bastonete são mais prejudiciais em função de interromperem a continuidade da matriz metálica, o causam uma evidente queda de ductilidade [4].

2.4 Conclusão sobre a moldagem em Pep Set e Furânica

A emissão de gases durante o vazamento é muito maior para os moldes fabricados em Pep Set Quantum do que nos moldes em resina Furânica. Com a baixa solubilidade do nitrogênio nessa liga, os gases liberados pelos componentes orgânicos, são obrigados a sair para um local de menor energia livre. Como parte desses gases não conseguem passar por entre os grãos do molde, então estes acabam entrando na liga ainda líquida [6]. Aprisionados pela solidificação do metal, esses defeitos acabam por se localizar apenas superficialmente. Isso é confirmado através da

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análise do líquido penetrante e partícula magnética, já que nos primeiros 20 mm de camada superficial que são encontram a maior pare desses defeitos.

Assim, conclui-se que no caso de uma moldagem com resina Furânica, a incidência de defeitos como os analisados pelo experimento são muito menores. Diante a isto, retrabalhos como escarfagem, soldagem entre outros, são reduzidos possibilitando diminuição de custos e tempo de entrega das peças fabricadas.

Vale ressaltar que este experimento voltou-se para alguns dos problemas encontrados na fabricação de peças em moldes com resina Pep Set Quantum, porém, para a mudança do processo de fabricação de moldes na fundição, os estudos ainda devem ser muito mais aprofundados, sendo avaliadas uma serie de outras variáveis.

3 Experimento com areias de diferentes granulometrias

3.1 Revisão teórica

A fundição Altona, atualmente utiliza no setor USE, o processo de moldagem cura a frio. Esse é um processo de areia de fundição aglomerado com ligantes químicos cuja cura ocorra à temperatura ambiente, utilizando catalisador líquido. Para a polimerização da resina, não é necessário a utilização de calor. A resina utilizada, como já citada no experimento anterior, é a Pep Set Quantum. Essa consiste basicamente de duas partes, denominadas parte I e parte II, mais o catalisador.

Na busca de uma otimização deste processo, o experimento a seguir visa conseguir reduzir a concentração de resina utilizada, introduzindo na produção uma areia com grãos maiores do que os utilizados atualmente.

Isso seria possível, pois quando comparamos areias com módulos de granulometria diferentes, a de menor módulo (areia grossa) é a que possui a menor área superficial [7],

permitindo utilizar nesta uma menor concentração de resina a fim de obter a mesma resistência à tração.

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3.2 Desenvolvimento

Para a realização deste experimento, os ingredientes utilizados estão descritos abaixo:

 Resina Pep Set I Quantum 4110;  Resina Pep Set II Quantum 6221;  Catalisador 35003;

 Areia de sílica 30 – 40 AFS e 45 – 50 AFS;  Óxido de ferro;

Os experimentos foram realizados em duas principais etapas, sendo uma delas com areia de sílica 45 a 50 AFS e a segunda etapa com a areia de sílica com modulo de granulometria 30 a 40 AFS.

O percentual de cada matéria prima nas diferentes etapas é citado a seguir:

Areia de sílica 45 – 50

- Catalisador 5% sobre resina Parte I. - Óxido de ferro 3% sobre areia.

- Concentração da resina: 1,2% sobre o peso da areia. Sendo 65% resina parte I e 35% resina parte II sobre a porcentagem de resina total.

Areia de sílica 30 – 40

- Catalisador 5% sobre resina Parte I. - Óxido de ferro 3% sobre areia.

- Concentração da resina: 0,9 % sobre o peso da areia. Sendo 65% resina parte I e 35% resina parte II sobre a porcentagem de resina total.

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Trações copos deprova 0,9 % de resina 0 2 4 6 8 10 12 14 16 2h 4h 6h 24h tempo (horas) Tr a çã o (k gf/ cm ²)

areia grossa sem finos areia fina com 0,8 % de finos

Gráfico 1 – Trações dos corpos de prova com 0,9 % de resina sobre areia e 5% de catalisador sobre parte I da resina.

Fonte: Elaboração própria, 2009

Trações corpos de prova 1,2 % de resina

0 5 10 15 20 2h 4h 6h 24h Tempo (horas) Tr a ç ã o ( k gf /c m ²)

areia grossa sem finos

areia fina com 0,8 % de finos

Ao contrario do esperado, os resultados de tração para areia mais fina, foram consideravelmente maior tanto para uma concentração de resina de 1,2 % quanto para 0,9 %. Em vista de que as areias são de diferentes fornecedores, análises de pH, demanda ácida, teor de finos e PI foram realizados. Uma grande diferença de qualquer um destes fatores pode influenciar consideravelmente na resistência do corpo de prova.

Os resultados para a análise dessas areias são apresentados na seqüência:

Areia fina:  pH: 6,99

 Demanda acida: 3,4 ml

 Módulo Granulométrico: 50,3 AFS  Teor de finos: 0,83 %

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Areia Grossa:  pH: 6,99

 Demanda acida: 2,3

 Módulo Granulométrico: 35,2 AFS  Teor de finos: 0,03 %

 PI: 0,02 %

A análise e comparação das duas areias permitiram avaliar os possíveis fatores que influenciaram na diferença de resistência à tração. Em vista de que apenas a demanda ácida e o teor de finos mostraram uma grande distinção entre os valores, voltou-se o foco para essas duas variáveis.

Sabe-se que demanda ácida (ADV) indica se a areia irá ou não alterar as características da resina. Como as areias de fundição nunca são compostas apenas por sílica, podendo apresentar contaminantes como o alumínio (Al2O3), o ferro(Fe2O3) e o cálcio(CaO CaO3 Ca), a velocidade

de reação pode ser alterada. Devido a resina utilizada ser levemente ácida com um reação de polimerização em meio básico (catalisador básico), um valor alto para ADV, pode influenciar numa aceleração da cura, apresentando assim resistências diferentes quando comparado os mesmos tempos pós polimerização da resina.

O teor de finos que também apresentou uma grande diferença para cada areia, é um grande responsável por mudanças na resistência à tração. Para uma alta resistência, existe um teor ideal de finos. As ligações feitas pela resina entre os grãos de areia, são poucas para uma amostra isenta ou com um teor muito pequeno de finos como mostra a figura 15. Essa resistência torna-se maior com o aumento desse teor, já que possibilita um maior numero de ligações entre os grãos como apresenta a figura 16. Porém, a resistência à tração deixa de ser crescente na existência de um teor de finos em excesso. A grande quantidade de pequenas partículas, aumenta consideravelmente a área superficial, o que torna-se prejudicial para a amostra, pois a resina passa a não ser o suficiente para cobrir todos os grãos.

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Figura 15: Grãos de areia sem finos. Poucas ligações e baixa compactação.

Figura 16: Grãos de areia com finos aumentando o numero de ligações entre grãos.

Como contra prova de que concentração de finos na areia pode ter sido um dos causadores da maior resistência para a areia mais fina. Foi feito uma introdução de finos na areia grossa, numa concentração de 0,8 % do peso total da areia. Esse percentual é resultado do peneiramento das partículas retidas nas duas ultimas peneiras (200 e 270 Mesh) e no prato.

O teste foi repetido para a areia grossa, com uma concentração de 1,2 % de resina sobre o peso da areia e 5 % de catalisador sobre a parte I.

Os resultados para esse teste são dados pelo gráfico 3, a seguir:

Trações corpos de prova 1,2 % de resina

0 5 10 15 20 2h 4h 6h 24h Tempo (horas) Tr aç ão ( kgf /c m

²) areia grossa sem finos

areia fina com 0,8 % de finos

areia grossa com 0,8 % de finos

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3.3 Conclusão para o experimento com diferentes módulos granulométricos.

A introdução de finos na areia grossa mostrou um aumento significativo da resistência à tração, entretanto não foi um aumento decisivo na substituição das areias.

Apesar de uma área superficial menor no caso da areia grossa, outras variáveis mostraram ser decisivas na variação da resistência. No caso de futuras realizações de testes com areias de diferentes granulometrias, é válida a obtenção de amostras de mais fornecedores na busca da minimização das diferenças nos parâmetros das areias.

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4 Anexo A – Histórico da empresa

A Electro Aço Altona foi fundada em 1924 pelo engenheiro alemão Richard Paul Werner sob o nome de Auerbach & Werner. Nesta época eram apenas produzidos utensílios como panelas, máquinas de moer carne e sinos.

Em 1933 adotou-se o atual nome. Naquele mesmo ano foi instalado o primeiro forno elétrico a arco, com capacidade de produção de 500kg por carga. Em 1948 e 1958 dois fornos a arco foram adquiridos, cada um com capacidade de 2.300kg.

No ano de 1972 foi instalado o departamento de usinagem, o que possibilitou o fornecimento de peças já beneficiadas.

Com a instalação do primeiro forno elétrico a indução em 1984 aumentou-se a variabilidade de ligas produzidas.

Atualmente a Electro Aço Altona, com cerca de 700 funcionários, tem capacidade para produzir mensalmente, dentre peças brutas, usinadas e acabadas, 1.200 toneladas nas mais variadas ligas, como aços ao carbono, resistentes a corrosão, abrasão, altas temperaturas, ferros ligados e ligas especiais.

A empresa atende a setores de mineração, hidrogeração, termogeração, dragagem, industria química, naval e offshore, produzindo peças de um quilo à 10 toneladas.

Sendo uma empresa que prima pela qualidade, ela possui certificados como ISO 9001:2000 expedido pelo BVQI, além de ser certificada por sociedades classificadoras internacionais como, Lloyd’s Register, Germanischer Lloyd, TÜV, DNV e IBQN o que evidencia sua competitividade a nível global.

Outra preocupação da Altona que envolve qualidade é o meio ambiente, isso se mostra pelo certificado ISO 14001: 1996.

Este ano comemorou-se seus 85 anos traduzidos na sua seriedade, transparência e respeito às pessoas e ao meio-ambiente através inspirado na tecnologia, pesquisa e desenvolvimento.

É por estes e outros motivos que a Electro Aço Altona conquistou o espaço no

mercado metalúrgico e vem representando de forma excepcional, Blumenau e Santa Catarina no Brasil e no mundo.

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5 Anexo B – Cronograma de estágio

CRONOGRAMA DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO I

Electro Aço Altona Estagiário: Tomás Dias Ferrari Curso: Engenharia de _{Materiais - UFSC}

Atividades

Orientador: Valdenor Wayers Supervisor de Estágio:_{John Schiebelbein}

Setembro Outubro Novembro Dezembro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Integração Aprendizagem do processo de produção Controle da máquina HS-500 para cromita

Experiência com reisnas Pep set

e Furânica

Testes com zirconita

Experiência com diferentes

granulometrias

Outras Atividades

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6 Bibliografia

[1] Ensaios não destrutivos – Labsolda; Cleide M. Marqueze; M. SC. Engª . Mecânica Florianópolis /SC 2008

[2] http://www.ashland.com.br/Modulos/Produto/PDF/PDF693.pdf acessado em novembro de

2009

[3] Ficha de informação de segurança do produto químico fornecido pela Ashland. [4] Finardi, Jorge – refino e desoxidação de aço destinado a peças fundidas.

[5] http://www.dmach.com.br/pepset.html acessado em novembro de 2009

[6] Tese de mestrado de Ricardo E. Anselment – Estudo do critério de Niyama na formação de porosidade em fundidos de aços com distintos intervalos de solidificação. (em breve disponível na internet).

[7] http://www.tupy.com.br/downloads/guesser/reutilizacao_areia_regenerada_termicamente.pdf