FUNDIÇÃO r2

FUNDIÇÃO

1º Bimestre

1. Introdução ao processo de fundição.

2. Características operacionais dos processos de fundição.

3. Determinação da forma ótima de uma peça a ser fundida.

4. Conceitos e definições sobre os processos de fundição.

5. Alimentadores.

2º Bimestre

1. Desenho de alimentadores e canais.

2. Sistemas de alimentação (localização, seleção e distribuição).

3. Cálculo de volume de material fundido e coeficiente de vazão.

4. Cálculo de alimentadores.

5. Cálculo de canais.

6. Descrição de defeitos de fundição (laboratório de fundição).

7. Fundição em molde de silicone.

Processo de fundição

1) Introdução.

Fundição é o processo para obter-se objetos vazando metal fundido em um molde preparado com o formato da peça, deixando-se o material solidificar-se por resfriamento.

1.1.1. Importância da fundição.

As peças fundidas são muito mais baratas que as peças forjadas ou conjuntos obtidos por solda, desde que a produção passe de certo limite mínimo que compense o investimento no modelo necessário para a execução do molde de fundição.

As peças fundidas são obtidas já na sua forma final ou próxima dela, economizando tempo e material.

 As peças fundidas, adequadamente projetadas, possuem propriedades assim, a sua resistência a tração, por exemplo, é a mesma em todas as direções o que é uma característica desejável para alguma engrenagem, anéis de pistão, camisas de cilindros de motores, etc.

 O metal líquido possui a capacidade de escoar em seções finais de projeto complicado, possibilitando assim a obtenção de formatos que seriam bastante difíceis de obter-se por outro processo.

1.1.2. Desvantagens do processo de fundição

a) Peças com menores limites de resistência mecânica quando comparadas as peças produzidas por outros processos devido ao resfriamento lento do metal fundido nos moldes, o que propicia o surgimento de estruturas com granulação grosseira.

b) Necessidade de sempre se produzir um molde, o que pode ser desvantajoso no caso de moldes destrutíveis, já que implica na confecção de um molde para cada peça a ser produzida, tornando oneroso um volume de produção mais elevado.

c) Equipamentos de grande porte são necessários. d) Alto consumo de energia.

e) Em geral, limitado quanto ao grau de acabamento.

1.1.3. Características das peças fundidas

b) Furos pequenos, reentrâncias e detalhes não são em geral reproduzidos satisfatoriamente (dificultam o processo), sendo obtidos posteriormente por usinagem

c) Arredondamento de cantos para facilitar o preenchimento do molde e evitar trincas.

2) Processos de fundição.

O processo mais tradicional é na fundição em areia, que até hoje é um dos mais usados. Este processo é mais adequado para o ferro e o aço que tem altas temperaturas de fusão, podendo também ser usado para o alumínio, latão, bronze e magnésio, outros processos que se destacam pela sua utilização são:

 Fundição em casca (Shell Molding).  Fundição em moldes metálicos (por

gravidade ou sob pressão).  Fundição centrifuga.

 Fundição continua.

 Fundição de precisão (cera perdida, moldes cerâmicos).

3) Fundição em areia verde.

Para se fundir uma peça em areia necessitamos inicialmente, preparar o molde para vazamento do metal fundido, e para isso precisamos ter, o modelo da peça, os respectivos machos e a areia misturada de forma adequada para elaboração do molde.

3.1 Modelos e caixa de macho

Um modelo é uma “copia” da peça feita de madeira, metal ou outro material adequado (plástico, resina, epóxi, cera, gesso, etc.) sobre o qual é compactado o material de moldagem, dando forma a cavidade do molde que receberá o material de moldagem, dando forma a cavidade do molde que recebera o material fundido. O modelo é feito de acordo com o desenho da peça a ser fundida com as seguintes modificações:

a) Aumento nas dimensões para compensar a contração do metal durante o seu resfriamento no estado solido, e para saída de gases.

b) Aumento nas dimensões, de forma a deixar o sobremetal necessário nas superfícies que deverão ser usinadas posteriormente.

c) Inclinação nas paredes verticais chamadas de ângulo de saída, para propiciar a fácil retirada do modelo dentro do molde se arrastar areia.

d) Quando a peca contiver furos, criar saliências chamadas marcações de machos, que deixarão buracos na areia do molde para fixação dos machos, que darão origem aos furos.

3.1.1 Características dos modelos.

a) Modelo solto monobloco é o mais simples.

b) Modelo bipartido sempre que possível a superfície de separação entre as duas partes do modelo deverá ser plana de forma a permitir sua colocação sobre uma placa para facilitar a moldagem. c) Modelo solto múltiplo. Este tipo é usado para peças mais complexas onde, para que o modelo seja

retirado do molde sem arrastar areia, há necessidade de sua divisão em três ou mais partes exigindo, portanto caixas de moldagem com mais de duas partes.

d) Modelo tipo chapelina: A chapelina consiste de um gabarito que reproduz uma seção da peça. A chapelina é usada para peças de formato circular que não exijam precisão na moldagem.

Este tipo de modelo permite a utilização de uma máquina moldar, o que resulta em grande aumento na velocidade de obtenção dos moldes.

3.1.2 Material para construções de modelos.

A decisão sobre o material para a confecção de modelo depende dos seguintes fatores.  Quantidade de peças a serem fabricadas.

 Precisão das dimensões e acabamento superficial desejada.

Os principais materiais para a fabricação de modelos são:  Madeira  Alumínio  Resinas  Aços  Isopor  Gesso

3.1.3 Função básica de um Macho:

As funções básicas de um macho é ocupar espaços nos modelos, não permitindo a entrada do metal, dando origem assim a furos e outras partes ocas das peças.

O macho também pode ser utilizado para completar uma parte delicada de um molde que não poderiam ser preenchida com areia verde (massa + areia + aglutinante + água ou areia úmida) do molde, por ser menos resistente que as empregadas na fabricação de machos.

Os machos são feitos de areias endurecidas e podem ser reforçados com estruturas de arame quando necessário.

Os principais tipos de areia necessários para a confecção de um macho são:

 Óleos (principalmente o de linhaça e materiais cereais, farinha de trigo, milho, etc.) reservas sintéticas (uréias fenólicas ou furânicas).

Mistura-se sílica seca com um aglutinamento a base de silicato de sódio. Depois de preencher as caixas com este preparo pode-se secá-lo passando Co2 pela massa. O Co2 provoca uma reação

química que endurece a areia pela formação de um gel coliedal de silício.

Esse processo elimina a necessidade da estrutura e possui uma grande rapidez de preparação.

3.3 Areias confecções de modelos e machos.

3.3.1 Principais propriedades exigidas das areias de fundição.

 A moldabilidade (capacidade de adaptar-se fielmente a forma do modelo e mantê-lo durante o processo o processo de fundição.

 Refrataridade: capacidade do material da moldagem de resistir a temperaturas do vazamento do metal sem que haja fusão dos grãos de areia.

Nota1: material refratário ou produto refratário são todos aqueles materiais naturais ou manufaturados em geral não metálicos, que podem suportar sem deformar ou fundir a temperaturas elevadas em condições especificas de empregar (temperatura acima de 1.435 ºC no coletar nº 15).

Nota2: materiais isolantes térmicos são aqueles cuja característica principal é a capacidade de impedir a troca de calor entre duas regiões submetidas a temperaturas diferentes.

 Estabilidades térmicas dimensionais: Material não deve sofrer variações dimensionais quando submetidos a mudanças de temperatura inércia químico em relação ao metal líquido.

 Não deve reagir com o metal líquido ou com os gases presentes na cavidade do molde.

 Permitir esmagamento, capacidade de ceder quando submetido aos esforços resultantes da contração.

 Resistência mecânica a quente deve manter a resistência mecânica mesmo quando aquecida.  Permeabilidade aos gases: permitir a saída do ar e dos gases da cavidade do molde.

Desmoldabilidade (colapsibilidade): devem ser facilmente destrutíveis após a solidificação do molde.

3.3.2 Composição das areias de moldagem.

As areias de sílica são as mais utilizadas nas operações de moldagem, elas são compostas basicamente de sílica um aglutinante e água.

A sílica (Sio2) tem grãos arredondados de vários tamanhos sua permeabilidade diminui quanto

mais fino for o grão e quanto mais variados forem os tamanhos dos grãos. Para uma boa porosidade a sílica deve ter grãos uniformes e não muito finos.

A proporção de sílica varia de 80 a 99% nas areias de moldagem e seu ponto de fusão é de aproximadamente 1650ºC. Os aglutinantes mais usados são a argila e a bentonita, as argilas que são silicatos de alumina que formam ao umedecer-se, uma massa plástica que liga os grãos de sílica.

A resistência da areia aumenta com a proporção de argila, mas sua porosidade diminui, pois a massa formada pela argila é impermeável. Seu ponto de fusão é de 1250ºC.

Areias muito argilosas são utilizadas apenas para fundição de metais de baixo teor de fusão. A proporção de umidade varia entre 5 e 10%. A bentonita é um mineral que se encontra na forma de pó muito fino, que umedecido forma uma massa muito compacta.

A quantidade de bentonita para preparação da areia é muito menor que a argila (1 a 5%) o que torna a permeabilidade da areia muito maior.

3.4 Vantagens e desvantagens da fundição em areia verde.

I. Vantagens:

 Baixo custo

 Não requer o uso de equipamentos especiais

 Areias naturais ou sintéticas podem ser utilizadas com o mínimo possível de acréscimo de aditivos

 A areia pode ser reaproveitada  Fácil desmoldagem.

II. Desvantagens:

 Limitado para grandes peças devido às limitações de resistência mecânica do molde.

 Acabamento superficial limitado

 Limitado quanto às tolerâncias dimensionais

 Incrustações de areia na superfície das peças.

4) Fundição em casca.

O molde é uma espécie de envoltório (casca) feito de uma mistura composta de areia de quartzo de granulometria fina aglomerada com resina fenólica ou furânica.

Nota: usa uma resina termofixa polimerizável a quente (3 a 10% em massa). 4.1 Preparação do molde.

3) Recipiente é girado até a posição inicial

4) Retirada do molde e montagem

4.2 Vantagens

a) Boa precisão dimensional (0,2 a 0,5 mm)

b) Devido à pequena espessura da casca, podem-se empregar areia com granulométria refinada (melhor acabamento) sem prejuízo da permeabilidade.

c) Excelente acabamento superficial, dispensando, em muitos casos, usinagens posteriores. d) Superfície fica muito limpa dispensando a limpeza mecânica.

e) Técnica de fundição fácil de mecanizar e automatizar.

4.3 Desvantagens

a) Maior custo do modelo, o qual deve ser metálico (geralmente alumínio ou ferro fundido) e isento de defeitos superficiais.

b) Custo elevado da mistura areia + resina.

c) Dimensões das peças são limitadas quando o comparadas ás produzidas por fundições em areia. d) Mistura da areia de fundição é de difícil manuseio e armazenamento.

5) Fundição em moldes permanentes.

O processo de fundição em molde permanente é caracterizado pelo vazamento do metal na fase liquida (metal fundido) em um molde que pode ser utilizado varias vezes. A fundição em molde permanente difere da fundição em areia e “shell molding” justamente devido a reutilização do molde de fundição em ate 100 mil vezes.

Normalmente o molde permanente é fabricado de materiais metálicos. Os materiais empregados são ferro fundido, aço e mais raramente o bronze.

Existem dois processos básicos de fundição em moldes permanentes. a) Por gravidade (fundição em coquilha por gravidade)

b) Sob pressão (fundição em coquilha sob pressão)

5.1 Fundição em moldes metálicos alimentados por gravidade

Neste processo o molde metálico é preenchido exclusivamente pela ação da gravidade. Podem-se usar machos metálicos ou de areia, os machos de areia são utilizados quando a complexibilidade for maior dificultando a retirada do macho da peça pronta ou quando não há restrições de acabamento e precisão de furo.

O molde deve ser aquecido previamente para evitar um choque térmico durante o vazamento do metal líquido, o que resultaria em um resfriamento muito rápido.

Tabela 1 – Temperatura de vazamento e de sobreaquecimento para algumas ligas.

Metal

Coquilha

Latão (Cu-Zn)

Fofo

Para facilitar a retirada da peça do molde são utilizados desmoldantes internos os quais também podem melhorar o acabamento superficial e controlar o resfriamento da peça. Os principais desmoldantes utilizados são os a base e água e os a base de argila.

Os isolantes reduzem o resfriamento de paredes finas diminuindo os riscos de trincos provocados pela contração rápida da peça durante a solidificação.

Nota: a peça fabricada em coquilha deve ser extraída do molde imediatamente após a sua solidificação para evitar que a sua contração aconteça no interior do mesmo o que poderia ocasionar trincas na peça devido ao fato de que o molde não é deformável para acompanhar a contração da peça.

5.1.1 Vantagens

a) Bom acabamento superficial

b) Estreitas tolerâncias dimensionais (até 0,1 mm)

c) Melhora nas propriedades mecânicas quando comparadas a outros processos de fundição (solidificação do metal é mais rápida e permite a formação de uma camada externa na peça, com maior dureza e resistência ao desgaste.

Nota: a solidificação começa com a formação de núcleos, sua continuação consiste no crescimento dos núcleos, pelo desenvolvimento da estrutura cristalina já estabelecida. Este crescimento não se da com a mesma velocidade em todas as direções, variando a velocidade segundo os diferentes eixos cristalográficos. Como conseqüência, os núcleos metálicos durante o seu crescimento tomam as formas cristalinas denominadas dentritas, que representam as unidades básicas de edificação dos metais fundidos (seegel, 1975).

 Dentritas: Crescimento dos cristais na direção oposta á de maior retirada de calor da peça (superfície em contato com o molde) tem aspecto de um pinheiro (déndron arvore em grego).

 Cristais equiaxiais: Crescimento mais uniforme em todas as direções cristalográficas, tornando-se muito arredondados.

5.1.2 Desvantagens

a) Alto custo do molde.

b) Processo limitado de tamanho relativamente pequeno ou médio. c) Excessivamente oneroso para séries pequenas.

d) Nem todas as ligas podem ser fundidas em moldes permanentes.

e) Peça de geometria complexa dificulta o projeto do molde e a extração da peça fundida de seu interior.

f) A solidificação mais rápida permite a obtenção de uma estrutura cristalina com grãos mais finos e propriedades mecânicas elevadas, porem surgem tensões nas camadas superficiais de peças tornando necessário, na maioria das vezes aplicarmos um tratamento térmico de recozimento.

5.2 Fundição em moldes metálicos sob pressão:

A fundição sob pressão utiliza moldes metálicos pré-aquecidos, também chamados de matrizes. As matrizes normalmente são fabricadas em aço tratado termicamente, sendo constituído de duas partes que se unem no momento em que o metal líquido é vazado na matriz. Estas matrizes apresentam pequenos canais para expulsão do ar e gases, sendo que estes canais são posicionados na emenda das duas partes do molde metálico.

O metal líquido é bombeado na cavidade da matriz sob uma pressão adequada para que todas as cavidades de molde sejam preenchidas. A pressão é mantida até que a peça se solidifique.

Normalmente as matrizes são refrigeradas a água para evitar o superaquecimento, proporcionar uma vida útil maior é evitar defeitos nas peças. A fundição sob pressão permite produzir peças com seção bastante finas e detalhadas e isentas de porosidade (desde que o processo seja bem controlado). A produtividade deste processo é bastante elevada podendo alcançar 1000 peças por hora. Existem dois tipos de equipamentos para realização a fundição sob pressão são eles:

1) Com câmara quente (6 a 100 atm de pressão) 2) Com câmara fria (200 a 2000 atm de pressão)

Nota 1: câmara quente: recipiente em metal líquido constantemente aquecido. Usada para fusão de chumbo, estanho, zinco e ligas com ponto de fusão até 450ºC (acima disto a máquina se degrada devido ao contato constante com o metal fundido).

Nota 2: câmara fria: o metal líquido só entra na câmara de pressão no momento da injeção evitando a degradação da máquina e permitindo a fusão de ligas de alumínio, magnésio e cobre.

5.2.1 Vantagens

a) Tolerâncias dimensionais mais estritas (permite produzir roscas de precisão com variação dimensional entre 0,1 e 0,01 mm).

b) Maior resistência mecânica do que as peças fundidas em areia (velocidade de resfriamento a formação cristalina com grãos finos).

c) Permite a produção de peças com seções bastante finas (até 1 mm de espessura). d) Produção de peças com formas mais complexas.

e) Alta capacidade de produção.

5.2.2 Desvantagens

a) Custo elevado dos equipamentos e as matrizes limitando sua aplicação a elevados volumes de produção.

b) Peso limitado da peças (geralmente até 5Kg).

c) Pode produzir peças com porosidade acentuada (ou incompleta) devido a retenção do ar dentro da matriz (projeto inadequado).

d) Limitado a ligas não ferrosas de baixo e médio ponto de fusão (Al, Pb, Sn, etc.).

6) Outros processos de fundição.

6.1 Fundição em moldes metálicos sob pressão:

No processo de fundição centrífuga o metal líquido é vazado em um molde que gira rapidamente. O movimento de rotação do molde submete o metal líquido a ação de força centrífuga, que pressiona o metal liquido sobre as paredes do molde.

O processo de fundição centrífuga também pode ser considerado como um processo de fundição sob pressão, em que a pressão do metal sobre as paredes do molde é controlada pela rotação do molde. A posição do eixo de rotação do molde pode ser:

1) Vertical: utilizado para fabricação de engrenagens, anéis, discos, flanges, etc.

Nota 1: Na posição vertical ocorre a formação de um furo no centro do molde, portanto este eixo de rotação só deve ser usado para fundição de peças de pequenas alturas (efeito minimizado) ou para um conjunto de peças pequenas em que o centro do furo é ocupado pelo sistema de alimentação.

2) Horizontais: mais utilizado para fabricação de tubos de ferro fundido para tubulações de água. A espessura do tubo é constante ao longo do seu comprimento desde que a rotação do molde metálico cilíndrico com camisa d´água (mais utilizado nestes casos) seja superior a uma determinada rotação.

Nota 2: A rotação mínima (n = em RPM) para que a espessura das paredes de um tubo fabricado por fundição centrífuga seja constante é calculada por:

n>

5520

√

ϑ . r

Exercício:

Calcule a rotação mínima para o molde de fundição por centrífuga considerando os seguintes dados: ϑ fofo = 7,16 g/cm³

Diâmetro da peça = 10 in

Os moldes para a fundição centrífuga são geralmente metálicos, grafita ou areia estufada.

Nota 3: Principal vantagem: rapidez na produção de peças ocas.

6.2 Cera perdida:

No processo de fundição por cera perdida utiliza-se um modelo fabricado com cera ou com termoplástico. Estes modelos podem ser produzidos em série por injetores de cera ou plásticos.

Os moldes são produzidos recobrindo os modelos com uma pasta refratária (constituída de gesso, pó de sílica ou pó de zircônio) em seguida o molde é levado para um forno no qual a unidade de retirada é a pasta refratária é endurecida ao mesmo tempo em que o modelo de cera ou termo plástica é derretida, o material do molde pode ser reaproveitado varias vezes, O molde só pode ser usado uma única vez, pois para retirada da peça fundida é necessário quebrá-lo.

Nota1:

Vantagens: Permite a produção de grande volume de peças com geometria complexa, acabamento superior com elevada precisão dimensional.

Desvantagens: Elevado custo de matrizes de injeção para fabricação dos moldes de cera ou termoplástico. Recomendado apenas para peças pequenas até 5 kg, por ser utilizado para fabricação pequenas tem uma relação poso da peça e o peso dos canais desfavorável ou seja muito material é retornado a fundição em relação ao material realmente usado empregado para fabricação de uma peça.

6.3 FUNDIÇÃO CONTINUA

n>

5520

√

ϑ . r

n>

5520

Utilizado para vazamento continuo do metal liquido para fabricação de barras e perfis fundidos normalmente, utilizado com matéria prima para produção de peças usinadas normalmente o metal e vazado sobre uma coquilha de grafite com camisa d´água na qual e formato desejado ao metal promove solidificação. O perfil obtido (quadrado, retângulo, hexagonal, etc.) seque para tesouras de cortes e posteriormente para laminação, trefilação, usinagem, etc.

Nota: Amplamente utilizado na indústria siderúrgica. Capitulo 2

Determinação da forma ótima de uma peça. 2.1 Introdução.

O projeto de uma peça a ser fundida pode ser encarado. Basicamente por 3 pontos de vista.

a) Projeto do ponto de vista funcional – o aspecto funcional de uma peça é sem duvida o que merece maior prioridade durante um projeto, a complexidade da peça e sua resistência mecânica e sua durabilidade são observadas após a solução do aspecto funcional da peça, em alguns casos só existem uma solução (forma ) funcional da peça.

Para o projeto de uma peça e nem sempre está solução resulta em uma forma pouco complexa ( as vezes as peças mais complicadas é melhor na parte funcional) exemplos : blocos de motores a combustão, são fundidos preferencialmente em uma só peça pois esta solução permite maior rigidez, menor numero de juntas de vedação, menor desgaste de juntas e maior facilidade durante manutenção, e menor numero de operações de usinagem neste caso a forma mais complexa é apresentada a melhor resultado no aspecto funcional. Segundo Seegel.

O bloco do motor V8 é necessário 88 machos para sua fundição apresenta dificuldade de moldagem e limpeza.

b) Projeto do ponto de vista da resistência mecânica e durabilidade da peça o aproveitamento adequado das propriedades mecânicas do metal com intuito de produzir peças resistentes e duráveis às solicitações é outro ponto de vista importante durante o projeto da peça.

O primeiro passo para o projeto visando a resistência mecânica e durabilidade da peça e a escolha do metal mais apropriado para determinada aplicação considerando solicitação normais de flexão compressão ou cisalhamento a tendência é optar pelo ferro fundido cinzento devido ao seu baixo custo porem quando as solicitações envolvem impactos ou rigorosos tenções e trações e fadiga, pode optar por aços ou ferros mais dúctil ou maleável, outras ligas metálicas de custo mais elevados, podem ser consideradas quanto o peso tão importante quanto a resistência mecânica.

5 ton. To n. _{5 ton.} To n. 5 ton. To n. 5 ton. To n.

Al + Mg ( peças de aviação ) Cu + Ni (monel = torneiras e registros ) c) O projeto do ponto de vista do aspecto da peça um dos objetivos do projeto industrial é fabricação

de peças visualmente agradáveis, peças com aspectos aerodinâmicos, ou seja, concordâncias suáveis são facilmente fundidas porem a tendência atual é dar formas mais funcionais as peças do que formas aerodinâmicas.

Nota: O processo de fundição oferece enorme flexibilidade ao formato das peças fundidas, para estudarmos como forma pode influenciar a resistência mecânica de uma peça vamos utilizar exemplos de braço de alavanca.

2.2 Variações de projetos para melhorar a resistência mecânica e a durabilidade de peças fundidas.

Para estudarmos como a forma pode influenciar a resistência mecânica de uma peça vamos utilizar o exemplo de um braço de alavanca.

a) b)

c) d)

Figura quatro soluções para projeto de braço de alavanca a forma mais clássicas dos braços de alavanca é a oval considerando que este braço de alavanca é submetido a uma carga de 5 ton. a solicitações na seção oval é 34 kgf /mm² o que reguer um ferro fundido de alta resistência ( figura a).

Se alterarmos a forma do braço de alavanca de tal maneira que sua seção interna seja duplo t e mantendo a mesmo peso da anterior teremos uma tensão critica de 11kgf/mm² permitindo a utilização de ferro fundido de classe inferior figura b.

Ova _Duplo

Utilizando uma seção tubular no braço de alavanca a tensão critica será 12,8kgf/mm² figura c pode – se também evitar o uso de macho no exemplo anterior utilizando um perfil em “U “, e elevando a tensão critica a 14,8kgf/mm2 figura d.

Para verificar a durabilidade de peças fundidas pode –se submete – lãs a solicitações alternadas (tração, compressão, torção e flexão) e medir o numero de ciclos que a mesma suporta até ruptura por fadiga.

Siegel (1975) apresenta um exemplo de ensaio de durabilidade de peças fundidas em forma de “L” com 16 mm de espessura submetidas a solicitações alternadas de modo que as fibras correspondentes as concordâncias internas foram submetida.

A esforços alternados de tração, a figura a seguir apresenta 4 soluções para concordâncias de uma peça fundida, a carga aplicada em cada uma das peças foi idênticas de 530kgf

Pode – se concluir, observando a figura acima que:

1) A resistência a fadiga da peça (durabilidade) aumenta com aumento do raio de curvatura (compare na figura c).

2) A resistência a fadiga aumenta ainda mais se a solidificação força distribuída entre dois pontos em um ponto (compare a figura c com d).

Quando as tensões se concentram em cantos vivos presentes nas junções das peças fundidas (caso da figura d) 2.3 critérios para facilitar a produção da de peças fundidas proporcional economia de produção.

Os critérios para facilitar a produção de peças são importantes não só para facilitar a produção, mas também para reduzir a ocorrência de defeitos de fundição, entre as modificações que podem ser inseridas em peças a ser fundidas destacam.

a) Evitar partes reentrantes na peças o rebaixos exigem a colocação de machos e dificultam a moldagem.

Os rebaixos devem ser substituídos por superfícies continuas.

b) Paredes verticais longas formando ângulos retos com base devem ser evitadas

As paredes do modelo de uma peça a ser fundida devem apresentar “conicidade”, ou seja inclinação em relação a sua base com intuito de facilitar a moldagem a retirada da peça fundida do molde esta concavidade também é conhecida como conjunto de saída e se recomenda que este ângulo não seja inferior 3 graus.

c) Evitar o projeto de peças espessas, pois possibilitam o aparecimento de (chupagem) ou vazio formado pela contração do metal solidificado.

VL > VS

Nota: os suportes para parafusos devem apresentar uma saliência em relação ao corpo da peça aumentando a resistência da peça durante aperto do mesmo.

Suporte de mancais sujeitos a cargas elevadas não devem apresentar regiões espessas para evitar “chupagem”.

d) Deve-se evitar o projeto de peças com seções retangulares, pois apresentam tensões internas provocadas por deformações (contração do metal durante a solidificação).

e) Para evitar tensões internas e deformações, os esforços não devem ser em ângulo de 90º.

Nota: devem-se evitar cantos vivos. O melhor é utilizar linhas de concordância com ângulos suaves que evitam tensões no resfriamento e fissuras devido á estrutura cirstalina (dentritas).

Grupos colunares de cristais, crescem em paredes contiguas e se encontram em planos diagonais. Estas diagonais constituem planos de maior fragilidade podendo apresentar fissuras quando solicitados ou até mesmo após a solidificação.

APÓS A SOLIDIFICAÇÃO

O critério de facilitar o projeto de uma peça Nem sempre é o mais importante em uma industria, pois quando se trata de produção em grande escala deve-se pesar o custo da usinagem (adequação da peça para usinagem posterior a fundição), limpeza e acabamento da peça. Para analisarmos estes critérios podemos utilizar os seguintes exemplos:

a) Fundição de apêndice para fixação das peças durante a usinagem: em muitos casos é conveniente fundir a peça com apêndices ou saliências que permitam fixar ou centrar a peça durante o processo de usinagem. Exemplo peça para ogiva de granada com apêndice para usinagem.

As ogivas de granadas podem ser fabricadas por usinagem de barras de latão, mas para baratear o processo pode-se usar a fundição de ferro maleável com a incorporação de um apêndice para a fabricação, resumindo processo de usinagem para apenas a superfície interna da peça.

b) Furo fundido versus furo usinado: A utilização de machos para produzir furos internos em peças fundidas nem sempre é a melhor opção, algumas peças devem apresentar furos internos para passagem de óleo ou outros fluidos e a garantia que esses furos estejam perfeitamente limpos só pode ser conseguidos com uma operação de retoque local durante a limpeza ou até mesmo com uma etapa de desbaste (usinagem) neste caso é preferível realizar o furo por internos por usinagem como, por exemplo: furos internos de pequenos diâmetros para passagem de óleo, de uma caixa de diferencial, por outro lado algumas peças apresentam grandes economias de material quanto seus furos internos que são produzidos durante a fundição por meio da utilização de machos como, por exemplo: pode se citar o garfo de uma junta universal em que o furo obtido com uso de um macho longitudinal reduz consideravelmente o peso em relação o peso da peça em relação à outra peça de mesma forma produzida por forjamento, a figura seguir apresenta este garfo produzido por fundição.

c) Modificação de projeto para eliminar macho.

A eliminação do macho facilita a moldagem e a limpeza da peça depois da fundição, alterações de perfis podem eliminar o uso de machos, por exemplo: peças produzidas em formato “I” (ou duplos “T”) necessitam do uso do macho para produzir o rebaixo interno, enquanto que peças produzidas no formato de (“+”) podem ser moldadas diretamente na areia.

d) Centragem dos machos.

Chapelins são peças metálicas posicionada entre o macho e o molde com a finalidade de manter o macho na posição correta do molde normalmente são fabricados em aço revestido com Sr e Cu para evitar a oxidação do mesmo são utilizados quanto à complexidade da peça impede a marcação dos machos (furos) ou quantos os machos podem sair da posição ou vazamento.

O uso de chapelins deve se evitado sempre que possível, pois dificultam a execução da moldagem e podem favorecer o aparecimento de falhas como furos nas peças fundidas (nos pontos de contatos com o molde), por exemplo: em peças que devem ser estanques a pressão hidrostática o uso do chapelins deve ser evitado, priorizando o uso de marcação dos machos.

É prescindível abrir passagem para marcação dos machos do que usar chapelins, como mostra o exemplo a seguir