Processo de Fundicao Em Casca e Coquilha

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UNIVERSIDADE METODISTA DE PIRACICABA - UNIMEP
FACULDADE DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E URBANISMO
	
	
UNIVERSIDADE METODISTA DE PIRACICABA - UNIMEP
FACULDADE DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E URBANISMO
Sumário
1.	OBJETIVO	3
2.	INTRODUÇÃO TEÓRICA	4
2.1	FUNDIÇÃO POR LINGOTAMENTO CONTÍNUO	4
2.1	VANTAGENS	5
2.2	DESVANTAGENS	5
3.	DESCRIÇÃO DA PRÁTICA	7
3.1	EQUIPAMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS	7
3.2	PROCEDIMENTO	7
4.	APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS	9
5.	ANÁLISE DOS RESULTADOS	10
6.	RESPOSTAS ÀS QUESTÕES	11
7.	CONCLUSÃO	14
8.	REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA	15
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1. Lingotamento contínuo- Ref.(8)............................................................................................................ 4
Figura 2.2. Lingotamento contínuo- Ref.(8)............................................................................................................ 4
Figura 2.3. Esquema de uma unidade de lingotamento contínuo (1-Panela, 2-Distribuidor, 3 e 6-Moldes, 4 e 5 – Eletrodos, 7- Rolos extratores)- Ref.(7)........................................................................................5
Figura 3.1. Equipamentos a gás para aquecimento Shell (LPMF- UNIMEP).......................................................................................................... 6
Figura 3.2. Fechamento do Molde em Casca (Shell Molding)- (LPMF- UNIMEP)......................................................................................................... 7
Figura 3.3. Vazamento no Molde Shell e Coquilha- (LPMF- UNIMEP)........................................................................................................ 7
Figura 4.1. Peça fundida na aula em Coquilha (LPMF- UNIMEP)......................................................................................................... 8
Figura 4.2. Peça fundida na aula em Shell Molding (LPMF- UNIMEP)........................................................................................................ 8
Figura 5.1. Molde Shell trincado, ocasionando defeito no fundido (LPMF- UNIMEP)............................................................................................9
1. OBJETIVO
· Mostrar aos alunos a diferença entre os processos de fundição com molde permanente e molde colapsível;
· Apresentar todo o sistema de fundição, através dos procedimentos e cuidados necessários quando se utiliza coquilhas e moldes em areia endurecida por aglomerantes/aditivos “inorgânicos”;
· Destacar o acabamento superficial e as tolerâncias dimensionais obtidas nos dois tipos de processos;
· Mostrar a influência do material dos moldes no processo de solidificação de uma peça fundida, assim como a importância dos canais auxiliares;
· Da mesma forma, mostrar a função das tintas refratárias nos processos de fundição em moldes permanentes. 
2. INTRODUÇÃO TEÓRICA
2.1 FUNDIÇÃO POR LINGOTAMENTO CONTÍNUO
É um processo em que o metal é vazado continuamente, ao invés de se utilizar moldes e qual é utilizado para fundir peças longas com seções que quadradas, retangular, hexagonal entre outras, e em sequência serão processadas por laminação, trefilação e ou usinagem.
	Basicamente o processo se dá com o vazamento de metal num cadinho aquecido, e o mesmo escoa por uma matriz de grafita ou de cobre que é resfriada à água. 
	Cilindros de laminação guiam a barra já solidificada para frente com uma velocidade correspondente a solidificação do metal em questão, em seguida, as barras são cortadas, comumente com oxiacetileno.
Figura 2.1. Lingotamento contínuo- Ref.(8).
Figura 2.2. Lingotamento contínuo- Ref.(8).
Ou seja, o início do processo é parecido com uma fundição convencional, onde se derrete sucatas junto com matérias prima.
Em seguida o Aço é refinado, e estando com a composição dentro das normas estabelecidas, é realizado o transporte em um cadinho( normalmente de 50 a 150 toneladas) até as lingoteiras onde se realiza o vazamento.
Feito o vazamento, teremos obtido grandes tarugos, os quais depois passam por processos de laminação, ou trefilação para ter o perfil e medidas desejadas.
Figura 2.3. Esquema de uma unidade de lingotamento contínuo (1-Panela, 2-Distribuidor, 3 e 6-Moldes, 4 e 5 – Eletrodos, 7- Rolos extratores)- Ref.(7).
2.1 VANTAGENS
· Menos sobre metal (semiacabado, estando mais próximo da medida final).
· Melhor usinabilidade (devido a uniformidade da microestrutura, etc).
· Boas propriedades mecânicas e metalúrgicas.
· Ausência de rechupes e porosidades
· Maior rendimento em peso na combinação do lingotamento com a laminação. Enquanto que com o lingotamento convencional obtém-se um rendimento de 80 a 88%, no contínuo o mesmo é de 96 a 98%, Rizzo (2005)
· A extinção de equipamentos como forno-poço, pontes estripadoras, laminador desbastator, entre outros, para obtenção de placas;
· Aumento da qualidade superficial e interna da peça;
· Menor tempo e custo;
· Maior aproveitamento da energia do aço líquido;
2.2 DESVANTAGENS
· Maior custo de instalação;
3. DESCRIÇÃO DA PRÁTICA
3.1 EQUIPAMENTOS E MATERIAIS UTILIZADOS
· Forno elétrico;
· Cadinho;
· Equipamentos para Manuseio do cadinho;
· Molde construído em metal (coquilha);
· Molde em Shell Molding;
· Espátulas e ferramentas para moldagem;
· EPI’s
· Liga ZAMAK
Figura 3.1. Equipamentos a gás para aquecimento Shell (LPMF- UNIMEP)
3.2 PROCEDIMENTO
Após receber orientações do Professor e do Técnico, iniciaram-se os processos de fundição em Coquilha e Shell Molding. 
O Técnico pegou o molde metálico (coquilha), e o colocou em um recipiente com resistência para realizar um pré-aquecimento do mesmo.
Em seguida, realizou o procedimento de moldagem em casca (ou Shell Molding), onde se utilizou o modelo metálico no equipamento de aquecimento a gás, e colocando areia com resina própria para o processo.
O aquecimento (em torno de 10 minutos) tem como finalidade queimar a areia e com isso realizar a cura criando um molde em forma de casca, ou seja, com espessura pequena, foi realizado o procedimento para as duas partes do molde.
Com o molde Shell pronto, realizou-se o fechamento (colagem das duas partes).
Em seguida utilizou-se uma caixa com areia recuperada, apenas para dar base e apoio aos moldes, então se retirou a coquilha do recipiente de aquecimento, posicionou-a na caixa, assim como foi colocado o molde Shell, na sequência retirou-se o cadinho do forno e realizou-se o vazamento em ambos moldes.
Assim que se solidificou, realizou-se a desmoldagem das peças.
Abaixo podemos ver a prática sendo realizada.
Figura 3.2. Fechamento do Molde em Casca (Shell Molding)- (LPMF- UNIMEP)
Figura 3.3. Vazamento no Molde Shell e Coquilha- (LPMF- UNIMEP)
4. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
Abaixo podemos visualizar o resultado das peças fundidas.
Figura 4.1. Peça fundida na aula em Coquilha (LPMF- UNIMEP).
Figura 4.2. Peça fundida na aula em Shell Molding (LPMF- UNIMEP).
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Na peça fundida em Coquilha, o acabamento não foi como o esperado, apesar de ter se demonstrado um acabamento superficial superior a outro processo, porém ficou com algumas rebarbas como pode ser visto na foto 4.1, talvez por diversos fatores, porém o processo de vazamento foi tranquilo.
Já o vazamento em Shell Molding ocorreu problemas, durante o processo de vazamento, o molde não suportou a pressão metalostática e veio a se romper, vazando metal ainda liquido para fora do molde.
E na sequência ao realizar a desmoldagem, constatou-se que a peça estava com desencontro entre as partes (foto 4.2), caracterizado talvez por um mau fechamento, e ou até mesmo devido o molde ter trincado. Como pode ser visto na figura abaixo.
Figura 5.1. Molde Shell trincado, ocasionando defeito no fundido (LPMF- UNIMEP).
6. RESPOSTAS ÀS QUESTÕES
6.1 Dentre os processos de fundição em molde permanente, escolha 03 e faça uma análise destacando os seguintes fatores: acabamento superficial, tolerância dimensional, produtividade/produção, aplicações e custo/benefício.
O processo por Centrifugação nos fornece um acabamento superficial e tolerânciadimensional boa, porém é um processo restrito a peças tubulares, como tubos de ferro fundido e ou rodas de liga leve de carro, tem uma produtividade alta e pode até mesmo ser uma opção no lugar de moldes feitos em areia caso a peça tenha uma produtividade alta.
Já o processo de fundição sobre pressão, tem a vantagem de produzir peças de perfis complexos e finos, e também apresenta um excelente aspecto em relação a acabamento superficial e tolerância dimensional, assim como o processo por coquilha também nos fornece excelente acabamento superficial e tolerância dimensional, porém estes processos se tornam limitados devido a necessidade de ter uma produção de uma mesma peça em grande escala assim como ficam restritos quanto a temperatura de fusão da liga, ou seja, não pode ser fundido Aços por exemplo.
6.2 Faça uma pesquisa sobre os tipos de tintas refratárias usadas na fundição, destacando as suas funções.
Basicamente tintas para fundição tem a função de sanar problemas (oriundos da macharia/ moldagem) e melhorar o acabamento do fundido, mas se não aplicada de forma correta pode deixar o fundido com aspecto de “casca de laranja”.
Como o nome diz, são tintas refratárias às quais tem a capacidade de suportar altas temperaturas, assim como atuar na proteção da areia do macho e do molde, melhorando a dureza e a resistência a friabilidade.
As vantagens de se utilizar tintas refratárias são muitas como:
· Diminuir rugosidade do fundido assim como melhorar a limpeza
· Reduzir veiamento, penetração de metal no molde, bolha de gases, superfícies com dobras, escamas, erosão, e também podendo atuar na microestrutura superficial do fundido através de materiais metalurgicamente ativos, etc.
Também é importante salientar a importância de se controlar a densidade da tinta, e a densidade normalmente é aferida na escala Balmé (°Bé), assim como também é de extrema importância controlar a espessura da tinta no molde/ macho, pois se estiver muito grossa, pode ocasionar problemas assim como ficar escorrida.
	Existem diversos tipos de tinta aplicadas em fundição, tanto a base d’água quanto a base de álcool, sendo a tinta a base de álcool mais eficiente, mas devidos os riscos em peças maiores, utiliza-se a base d’água, segue abaixo alguns tipos.
· Tinta de Zirconita
· Silicato de Alumínio
· Sílica Funções
6.3 É possível utilizar ao mesmo tempo na fabricação de uma peça qualquer, processos de fundição em molde permanente conjugado com processos de fundição em areia? Cite algum exemplo, caso a resposta seja positiva.
É possível, e é denominado de processo Molde Semipermanente, e é bastante aplicado quando tem a necessidade de ter um dado canal na peça, porém a geometria do mesmo é complexa de modo que impeça a utilização de um macho metálico por exemplo.
6.4 Faça uma análise e apresente justificativas relevantes para utilização de processos em moldes permanentes na fabricação de uma peça qualquer.
O molde permanente se torna viável financeiramente quando se tem um grande volume de produção de uma mesma peça, caso contrário ele se torna inviável, devido o custo de fabricação de o molde ser elevado.
	Tirando esse quesito de custo, ele apresenta diversas vantagens em relação a outros processos, como a não necessidades de ter modelos, uma exatidão maior da peça e excelente acabamento superficial, desmoldagem é mais simples, pois apenas realiza uma simples abertura do molde, novo vazamento pode ser feito imediatamente após desmoldado e a vida útil do molde é bastante elevada.
	Vale ressaltar a facilidade de automatizar este processo.
	
7. CONCLUSÃO
Com esta prática, foi possível aprofundar no processo de fundição e aprender outros processos que existem além do processo de moldagem em areia verde.
Compreenderam-se as dificuldades do processo Shell Molding, e Coquilha, assim como as vantagens e desvantagens dos mesmos. 
Também se podem perceber as diferenças existentes entre os diversos processos de fundição, como acabamento existente em processos convencionais em relação ao da prática.
	O processo de Shell se mostrou exigente no quesito habilidade de operadores, pois a moldagem manual do mesmo é bem complexa e delicada, mas cabe ressaltar que hoje em dia existem máquinas automáticas que realizam de forma melhorada o processo.
	Já o processo de Coquilha apresentou-se mais tranquilo, pois não há necessidade de moldagem, visto que se trata de molde permanente.
	
	
8. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
(1) SOARES, Glória de Almeida. Fundição: Mercado, Processo e Metalurgia. : Coppe, 2000. 116 p.
(2) REINERT, Maria Inêz. HERMANN, Max. Em busca da qualidade na superfície das peças de aço fundido. 2005. 88 f. Tese (Pós- Graduação) - Curso de Engenharia de Fundição, Sociedade Educacional de Santa Catarina/ Instituto Superior Tupy-sociesc, Joinvile, 2005.
(3) ROMANUS, Arnaldo. Foundry News. Disponível em: . Acesso em: 20 set. 2013.
(4) SILVA, Jaques Jonas Santos. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III: Processos de Fundição. Resende, Rj: Fat/uerj, 2009. 49 p.
(5) MORO, Norberto; AURAS, André Paegle. Processos de Fabricação: Fundição. Florianópolis: Centro Federal De Educação Tecnológica De Santa Catarina, 2007
(6) Figura 1 SEVERO. M; GUEDES. D. Recuperação dos rolos de lingotamento contínuo. Disponível em: . Acesso em novembro de 2013
(7)  MECÂNICA INDUSTRIAL (Brasil) (Comp.). Lingotamento Continuo. Disponível em: . Acesso em: 15 nov. 2013.
(8)  TUPY (Brasil) (Org.). Processo de Fundição Contínua. Disponível em: . Acesso em: 15 nov. 2013.
(9) INTRODUÇÃO A ENGENHARIA DE FABRICAÇÃO (Brasil) (Org.). Fundição Contínua: Vantagens da Fundição contínua. Disponível em: . Acesso em: 15 nov. 2013.
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