Relatorio de Fundição em Areia Verde

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niversidade Metodista de Piracicaba
FEAU - Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo.
Curso de Engenharia de Controle e Automação
Disciplina:
Laboratório de Processos.
Relatório de Fundição em areia verde
Aldo Daniel de Souza Junior– RA:141026-5
Douglas Felipe Viana – RA:155077-1
Hugo Matheus Alves – RA: 140636-2
Raphael Dutra – RA: 140244-5
Valdecir Junior – RA: 140965-5
Professor: Erivelto Marino
Este relatório é referente a atividade realizada no laboratório de fundição no dia 18/10/2016, sobre fundição de peças.
Santa Bárbara d’Oeste - SP
Novembro de 2016
Lista de Figuras
Figura 1: Primeira parte do Processo de Fundição em areia verde	4
Figura 2: Segunda Parte do Processo de Fundição em Areia verde	5
Figura 3: Finalização do processo de fundição em areia verde	5
Figura 4: Etapas do processo de fundição por cera perdida	7
Figura 5: Forno elétrico de indução	8
Figura 6: Forno elétrico a arco	9
Figura 7: Forno a cadinho	9
Figura 8: Forno cubilot	10
Figura 9: Molde escolhido, já passado giz	11
Figura 10: Ferramenta utilizada para compactação	12
Figura 11: Madeira utilizada para fazer os canais	12
Figura 12: Ferramenta usada para retirar o molde	12
Figura 13: Montagem das caixas de moldagem	13
Objetivo
Funcionamento do processo de fundição em areia verde desde a moldagem até o vazamento do metal líquido.
Introdução
A fundição é utilizada pelos homens a mais de 5.000 anos, iniciando com metais de baixa fusão como o cobre e bronze e em seguida o ferro, estes metais eram fundidos em fornos de pedras e cerâmicas para fins de grande parte adornos, mas também tinha seu uso militar. Já na idade média a fundição tinha altíssima importância para fins militares por causa de armaduras e espadas, sendo que nesta época era utilizada a forja catalã que era basicamente uma lareira industrial.
No Brasil, a produção em quantidade de ferro gusa deu-se na segunda guerra mundial (1938-1945), quando foi criada a Companhia Siderúrgica Nacional com o primeiro alto-forno, como incentivo norte-americano ao apoio do presidente da época pró aliados. Hoje conta com grande parque industrial que busca constante desenvolvimento frente à concorrência internacional.
A fundição se destaca comparando com outros métodos por ser mais versátil, principalmente considerando tamanho e o formato de peças a ser produzido. As peças fundidas podem ser consideradas como processo inicial ou semi-acabados que futuramente sofrerão usinagem. Fundição em molde areia ainda é muito utilizada hoje em dia por seu baixo custo, porém vem perdendo a relevância com a tecnologia e avanço das peças moldadas com resina. Os processos de fundição são na maioria das vezes classificados pelo método e material utilizado para se fazer o molde.
2.1 Tipos De Molde
2.1.1 Molde em areia verde
Apesar de o nome conter “verde” sua cor real é mais escura e marrom escuro, este nome é dado, pois sua mistura mantém a umidade original, não sendo necessário a secagem do molde. 
Os moldes são preparados em caixas de areia chamados caixa fundo e caixa tampa primeiramente a caixa fundo é posto sobre uma superfície plana, o molde é revestido de grafite ou até mesmo giz para que não aja aderência da areia, após encher a caixa fundo com areia verde e compactá-la ela é virada de modo que o molde fica virado para cima e em seguido é posto a caixa tampa, a caixa rampa é posto dois massalote e o canal de descida e novamente posto areia verde compactada.
Figura 1: Primeira parte do Processo de Fundição em areia verde
Após a retirada do modelo do massalote, canal da descida e do molde da peça é feita uma abertura maior no canal de descida e também um canal de entrada, este canal de entrada fica do lado do molde da peça e serve para que diminua a turbulência na descida da liga.
Figura 2: Segunda Parte do Processo de Fundição em Areia verde
 A caixa tampa é posta sobre a caixa fundo de modo que fique alinhados o massalote com o molde da peça e o canal de descida alinhado com canal e entrada.
Figura 3: Finalização do processo de fundição em areia verde
Em seguida é vazado o metal dentro do molde, após o tempo de resfriamento (dependendo do material usado na fundição) é retirado o massalote e o canal e é obtida a peça fundida.
Como qualquer outro processo, apresenta vantagens e desvantagens:
Vantagens: 
A moldagem por areia verde é o mais barato dentre todos os métodos de produção de moldes; 
Possui menos distorção de formato do que nos métodos que usam areia seca, pois não há necessidade de aquecimento; 
As caixas de moldagem estão prontas para a reutilização em um mínimo espaço de tempo; 
Boa estabilidade dimensional;
Menor possibilidade de surgimento de trincas 
Desvantagem:
O controle da areia é mais crítico do que exigidos nos outros processos o qual também utilizam areia.
Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho.
O acabamento da superfície piora nas peças de maior peso. 
A estabilidade dimensional é menor nas peças de maior tamanho.
2.1.2 Cera perdida (fundição de precisão)
É chamada de fundição de precisão, pois produz somente peças de até 5kg, normalmente são produzidas ligas de alumínio, de níquel, de magnésio, de cobre, de cobre-berílio, de bronze-silício, latão ao silício, ligas resistentes ao calor, além do aço comum e inoxidável. O processo é eficaz, pois mão seria viável fundir estas peças complexas e pequenas em outros métodos de fundição.
Seu molde é feito através de injeção de cera liquida em uma matriz com o formato e dimensões da peça desejada, em seguida é mergulhada em uma pasta ou lama feita com sílica ou zircônia na forma de areia muito fina misturada com agua com silicato de sódio ou etila, está lama em contado com o ar é endurecida, após o endurecimento o molde é aquecido e o modelo derrete permanecendo só a casca que receberá o metal liquido. Após a peça pronta o molde é quebrado para a retirada da peça tornando o molde inutilizável.
Figura 4: Etapas do processo de fundição por cera perdida
As vantagens deste processo é a produção em massa, a produção com detalhes máximos da peça, um melhor acabamento superficial e a maleabilidade de utilização de liga, porem as desvantagens são o alto custo e o limite de peso que é até 5kg (custo aumenta conforme o tamanho da peça). 
2.1.3 Equipamentos para fusão
Os principais equipamentos para fusão de metais na fundição são o forno elétrico de indução, o forno elétrico a arco, o forno a cadinho e o forno cubilot, na ordem inversa de escala de produção. Os quais são definidos como:
Forno elétrico de indução: Utiliza corrente alternada para gerar o calor necessário para fundir o metal. Esses fornos funcionam bem para fusão de metais como o ferro, bem como de metais não-ferrosos.
 O forno a indução é muito usado para fusão de materiais condutores consiste-se basicamente num transformador com o próprio forno sendo o secundário do transformador, formado apenas por uma espira. Suas bobinas são de cobre e resfriadas por água.
Figura 5: Forno elétrico de indução
Forno elétrico a arco: Fornos elétricos a arco são indicados para fusão de grandes quantidades de aço, por possui uma das maiores concentrações de potência entre todos os demais equipamentos de à eletricidade. 
O arco é uma coluna de potência radiante, com flexibilidade física, cujos diâmetros e comprimentos são fixados pelos parâmetros elétricos da alimentação definidos pelo mecanismo regulador dos eletrodos e pela natureza dos materiais envolvidos.
Figura 6: Forno elétrico a arco
Forno a cadinho: Utilizados em pequenos empreendimentos destinados a fundir ligas não ferrosas de baixo ponto de fusão estes fornos são empregados na fundição de ligas não ferrosas tais como chumbo, alumínio, bronze, etc. Para o problema de fusão em pequena escala, é uma solução simples e barata, será sempre a primeira opção. 
Podem-se fundir de pequenas a médias quantidades, alterando a escala de produção, simplesmente mudando o cadinho. Com aversatilidade no uso de combustíveis, ele é capaz de queimar diferentes combustíveis como óleo queimado, gás liquefeito, óleo diesel e até óleo de cozinha.
Figura 7: Forno a cadinho
Forno Cubilot: O forno cubilot é o equipamento mais utilizado em fundições pela sua produtividade, versatilidade e pelo baixo custo de implantação. É um sistema simples e econômico para fundir gusa e sucata de ferro. É um sistema mais industrial que os fornos a cadinho.
Utiliza-se fundentes para auxiliar na formação de escória a fim de remover as impurezas e retardar a oxidação do metal. O fundente mais comum é o calcário.
Figura 8: Forno cubilot
Procedimento
3.1 Materiais
Caixa de moldagem
Instrumentos manuais de moldagem
Areia de moldagem
Cadinho
Forno (ou forja)
Modelos: madeira e alumínio
Metal de vazamento: alumínio
3.2 Procedimento Experimental
Inicialmente foi definido qual dos modelos de peça para fazer o molde. Depois disso foi passado giz por toda a peça para facilitar a remoção quando o molde estivesse pronto.
Figura 9: Molde escolhido, já passado giz
Com o modelo pronto, ele foi colocado sobre a mesa e dentro da caixa de moldagem e foi peneirada areia húmida dentro da caixa de moldagem, até formar uma camada. Em seguida depositou-se areia normalmente, e com auxílio de algumas ferramentas a areia foi compactada para que o molde não desmontasse. A compactação foi feita até fica paralelo a lateral da primeira caixa de moldagem.
Figura 10: Ferramenta utilizada para compactação
Na segunda caixa de moldagem repete-se o mesmo processo de peneiração de areia e depois coloca-se areia normalmente e é feita a compactação, o único diferencial é nessa foi feito dois canais com dois pedaços de madeira, são eles canal alimentador e canal para massalote.
Figura 11: Madeira utilizada para fazer os canais
Após deixar a areia compactada até fica paralelo da segunda caixa, retirou-se o modelo da primeira caixa com auxilio de uma ferramenta com ponta, batendo a ponta em cima do modelo e o retirando com cuidado para não quebrar o molde feito.
Figura 12: Ferramenta usada para retirar o molde
Após isso foi feito uma ligação entre o canal alimentador e a peça, retirando um pouco de área e fazendo essa ligação. Com o molde pronto foi polvilhado areia seca por cima e juntada as duas caixas de moldagem uma em cima da outra.
Figura 13: Montagem das caixas de moldagem
Em seguida é retirado o cadinho do forno e é depositado o material derretido no canal de alimentação, assim o material toma forma do molde e quando resfriado vira a peça fundida.
Questões
1 – Explicar os seguintes itens:- Massalote; - Molde; - Modelo; - Macho.
Massalote é um reserva de metal liquido no molde, tem por finalidade suprir a necessidade de adição de material devido a contrações devido ao resfriamento e solidificação.
Molde corresponde ao formato final da peça fundida. Nele existem cavidades onde o metal liquido deve preencher e quando resfriar o mental ele deve conter o formato das cavidades que corresponde a forma da peça desejada.Modelos são peças que definem a forma da peça final fundida, eles são usados em processo de fundição do tipo não permanente, como por exemplo, fundição por arei verde. Podem ser feitos de plástico, madeira, cera, metal, isopor entre outros materiais, o modelo é utilizado para formar cavidades no molde conforme formato desejado do fundido.
Machos são utilizados para formar canais ou furos nas peças fundidas, ele tem função contrario ao do modelo. Devem ser feitos de matérias resistentes ao envaze do metal fundido e quebrável ao final do processo de solidificação e esfriamento.
2 – Quais os materiais usados em modelos? Quando é usado um modelo consumível?
Os modelos podem ser feitos de plástico, madeira, cera, metal, isopor e matérias refratarios.Os modelos consumíveis são utilizados em fundição de precisão, ele possibilita produção de peças em massa com geometrias complexas, peças com grande precisão dimensional, bom acabamento superficial, reprodução de detalhes, paredes finas e quando necessita de controle das propriedades mecânicas.
3 - O que são e quando são usados os moldes permanentes?
Moldes permanentes são feitos de metal, permitindo fabricar milhares de peças com um único molde e devem ser feitos com metal que tenha um ponto de fusão acima do material a ser fundido nele. Eles são utilizados para fabricação de peças em serie devido ao alto custo do molde.
4 – Quando é usada a fundição sob pressão em câmara fria?
A fundição sob pressão em câmara fria é utilizada para fabricação de peças complexas, paredes finas, acabamento superficial de qualidade e quando é necessário um bom controle dimensional.
Conclusão
Em virtude do processo de fundição em areia verde realizado em laboratório, pode-se entender que a fundição é um dos primeiro processo para fabricar uma peça ou um pré-formato da peça, podendo ela ser de formas simples ou complexa.
Com a realização do processo em laboratório, foi possível compreender todas as etapas e processos envolvidos na fundição, dedes da preparação da areia, elaboração do molde, escolha da liga a ser fundida, injeção da liga liquida e obtenção da peça fundida. Também se verificou os devidos cuidados de segurança, buscando a integridade física de todos.
A fundição em areia verde é muito antiga e mesmo assim é muito utilizada, pois comparada com outros processo de fundição ela se sobre sai quando se leva em conta os custos envolvidos no processo; também tem boa eficiência de produção em serie e pode ser usado com varias ligas, porém exige grande trabalho no preparo do molde.