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11 18 FUNDIÇÃO metais 2017 ALUNOS: DANILO MARQUES Professor: Luís Guilherme FUNDIÇÃO DOS METAIS Trabalho apresentado no curso de Tecnologia em Manutenção industrial da faculdade Área1 como requisito de nota parcial da disciplina de Estudo de caso em processos e operações sob orientação do docente Luís Guilherme. 4 1-INTRODUÇÃO Este trabalho foi proposto Sobre orientação do professor Luís Guilherme da Disciplina Estudo do caso em Processos e Operação para turma de Tecnologia em Manutenção industrial consiste em uma breve abordagem dos processos de fundição. Apresentaremos dados, técnicas modernas e suas aplicações conheceremos sobre o que é fundição ,sua aplicação industrial , alguns principais processos ,defeitos e Soluções agradecemos ao empenho de todos na elaboração desse material principalmente ao professor que propôs um tema tão vasto e importante para o Profissional de Manutenção. Processos de Fundição . Fundição é um processo de fabricação no qual o metal fundido, ou seja, metal no estado líquido é levado a fluir por gravidade ou por outra força dentro de um molde onde solidifica-se na forma da cavidade desse molde o processo pode ser usada para fabricar peças de geometrias complexas, tanto nos seus formatos externos quanto nos internos Os processos podem ser classificados pelo tipo de molde e modelo e/ou pela força ou pressão usada para preencher o molde com o metal líquido. O processo de fundição permite obter, de modo econômico, peças de geometria complexa, sua principal vantagem em relação a outros processo. POTENCIALIDADES Vantagem econômica Caminho mais curto entre matéria-prima e peça acabada Flexibilidade quanto à dimensões e peso De algumas gramas até toneladas Moldagem de formas complexas Liberdade de formas (líquido se molda com facilidade) Economia de peso Pode-se moldar uma peça com a espessura final desejada Produção em série Fácil automação Economia de usinagem Bom acabamento superficial e boas tolerâncias dimensionais IMAGEM DO SLIDER Fusão do metal Existem inúmeros tipos de equipamentos ou fornos construídos para a fusão dos metais e preparo das ligas. Alguns são utilizados para fusão de qualquer liga, enquanto outros são mais indicados para um metal, ou liga,determinado. Fusão do ferro fundido O ferro fundido é uma das mais importantes liga de ferro, na sua composição contem ( Fe - c - si ) ferro - carbono – silício. O método clássico de fusão do ferro fundido, ainda hoje o mais empregado é o forno cubilô, por sua eficiência térmica e econômica de processo. Mas o melhor processo onde se mantém as características químicas e físicas do ferro fundido utiliza-se a fusão no forno elétrico a arco. O ponto de fusão do ferro fundido é de 1175 – 1290 graus Celsius. O mais comum e idêntico ao que se utiliza na fundição do aço. Fusão do aço Aço com 0,05 a 0,15% de carbono é chamado de aço carbono leve ou baixa. É também conhecido como o aço de carbono simples. Para além do carbono principal componente de liga, que contém vestígios de cobre (0,6%), manganês (1,65%) e silício (0,6%). O ponto de fusão de aço de baixo carbono é 1410 ° C (2570 ° F). Aço carbono é ainda classificado em aço carbono médio, de aço de alto carbono e ultra-elevada de aço carbono com temperatura de fusão variando entre 1425-1540 ° C (2600-2800 ° F). De aço com 0,3 a 1,7% de carbono é chamado de aço de alto carbono. Aço inoxidável Esta é a liga de aço mais popular, que é usado principalmente para fazer utensílios de cozinha. O aço inoxidável é também conhecido como aço inox ou simplesmente inox, e é ligado com 10,5% para 11% de cromo, em massa. Existem cinco tipos de aço inoxidável , ou seja, austeníticos, ferríticos, martensíticos, a precipitação de endurecimento martensítico e duplex aços inoxidáveis. O ponto de fusão de aço inoxidável é 1510 ° C (2750 ° F). Este é também o ponto de fusão de tubo de aço, uma vez que é feito de aço inoxidável. Fusão de não ferrosos São todos os metais, com exceção do ferro, empregados na construção mecânica (cobre; estanho; zinco; chumbo; platina; alumínio; magnésio; titânio). Possuem os mais diversos empregos, pois podem substituir materiais ferrosos em várias aplicações e nem sempre podem ser substituídos pelos ferrosos. Esses metais são utilizados geralmente isolados ou em forma de ligas metálicas, algumas delas são amplamente empregadas na construção de máquinas, automóveis, tratamento galvânico de superfície de materiais, componentes elétricos, construções aeronáuticas e navais. A aqui esta o ponto de fusão de alguns deles: Cobre = 1085°c Estanho = 231,9°c Zinco = 419,5º, Magnésio = 650° Chumbo = 327,5°c Platina = 1768°c Alumínio = 660,3°c Titânio = 1668°c Prata = 961,8°c Ouro = 1064° Alguns tipos de fornos e aplicações Forno Cubilô: para fundição de ferro; Forno Reverbero : para fundição de aço; Forno de Crisol: para fundição de ferro, aço, ligas leves e ligas de cobre; Forno Elétrico :por indução para fundição de ligas leves; Forno Elétrico : por resistência para fundição de todas as classes de metais. FORNO CUBILÔ FORNO PO INDUÇÃO ELETRICO IMAGENS DA INTERNET ESCOLHA DO PROCESSO Antes da escolha do processo deve levar em conta os seguintes requisitos: Peças à serem produzidas. Projeto da fundição. Tolerâncias requeridas. Grau de complexidade. Especificação do metal. Acabamento superficial desejado. Custo do ferramental. Comparativo econômico entre usinagem e fundição. Limites financeiros do custo de capital. Requisitos de entrega. Fluxograma do processo MOLDE É a forma cuja cavidade é conformada de acordo com a peça que se deseja produzir. A forma da cavidade do molde pode ser tal que corresponda praticamente à forma definitiva, ou quase definitiva, da peça projetada . A "cavidade“ é o negativo da peça que se deseja fabricar. classificados dos processos de fundição moldagem em molde de areia ou temporário por gravidade: Areia verde Areia seca Areia-cimento moldagem em molde metálico ou permanente: por gravidade sob pressão outros processos moldagem pelo processo CO2; fundição por centrifugação; fundição de precisão: casca ou “ shell molding” de cera perdida (de investimento) A taxa de extração de calor através do molde determina o tamanho final de grão, e, portanto a característica de resistência mecânica da peça. Os processos típicos podem ser classificados em quatro grupos básicos: Areia Verde (molde é descartável) Molde Permanente (molde é metálico, bipartido). Injeção (molde é metálico, o metal líquido entra sob pressão) Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis) Areia verde Molde permanente Injeção Cera perdida Fundição em Moldes de Areia Verde A preparação do molde, neste caso, consiste em compactar mecânica ou manualmente uma mistura refratária plástica chamada areia de fundição, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar. A areia usada neste processo de fundição tem este nome “Areia Verde” somente porque a mistura com a qual o molde é feito mantém sua umidade original, quer dizer, não passa por um processo de secagem. A matéria-prima é composta basicamente por um agregado granular refratário chamado de areia-base que pode ser sílica, cromita ou zirconita, mais argila (como aglomerante) e água. Após a utilização, praticamente toda areia (98%) pode ser reutilizada.Fundição em areia seca ou molde estufado. Nesse caso areia deve conter aditivos orgânicos para melhorar suas características de secagem, a secagem é feita em estufa com temperaturas entre 150 a 300 graus. Vantagens maior resistência a pressão do metal liquido, Maior dureza, melhor acabamento e melhor permeabilidade. Empregado em pecas de qualquer dimensão ou peso, melhor acabamento. Fundição em areia cimento Processo semelhante ao processo de areia estufado, Moldagem em areia cimento. Fundição processo co2 Processo relativamente recente .Esse processo consiste em um tratamento com Co2 ;“consiste na passagem desse gás através de seções onde ocorre uma reação entre o silicato de sódio formando a sílica gel.resutando no endurecimento do molde em tempo curto”. Fundição moldagem Plena Nesse processo é empregado espuma de polietileno .(Quando o metal é derretido no interior do molde o polietileno vaporiza e preenche os espaços vazio. Fundição moldagem cera perdida A fundição por cera perdida é caracterizada por obter o molde a partir de um modelo de cera que será derretido após a confecção do molde. Fundição por Centrifugação O processo consiste em vazar-se metal líquido num molde dotado de movimento de rotação, de modo que a força centrífuga provoque uma de modo que a força centrífuga provoque uma força, além da gravidade, ao qual o metal líquido vai de encontro as paredes do molde onde irá se solidificar. Exemplo: tubos de ferro fundido para linhas de suprimentos de água. Fundição sobre Pressão O metal liquido é forçado (sob pressão) a entrar na cavidade do molde, chamado de matriz (metálica, permanente). Vantagens: • Produção de formas mais complexas; • Produção de peças com paredes mais finas; • Alta capacidade de produção; • Acabamento superficial de ótima qualidade; • Matrizes de alta durabilidade Fundição em molde metálico Os processos que empregam molde metálico são : fundição em molde permanente e fundição sobre Pressão. Fundição Moldagem permanente Aplicação mais conhecida como fundição de lingotes ,normalmente o vazamento do metal é feito pela parte superior da lingoteira são empregada também lingoteira com enchimento pelo fundo Fenômenos que ocorrem na solidificação Cristalização: Consiste no aparecimento das primeiras células cristalinas unitárias, que servem como núcleos para o posterior crescimento dos cristais, dando origem aos grãos definitivos e à estrutura granular típica dos metais. Crescimento dos cristais não ocorre de maneira uniforme velocidade depende da direção dos eixos cristalográficos no interior do molde, depende da proximidade das paredes, que vai determinar também a velocidade de resfriamento. Imagem do livro Chiaverini tecnologia mecânica Desenvolvimento e expansão de cada núcleo de cristalização origina um tipo de cristal chamado de dendrita. Crescimento das dendritas ocorre até se encontrarem com as dendritas vizinhas, originando os grãos e os contornos de grãos, formando a massa sólida. Contração de volume Durante a solidificação ocorrem 3 tipos de contrações: contração líquida – devido à diminuição da temperatura até o início da solidificação. contração de solidificação – variação de volume durante a mudança do estado líquido para o sólido. contração sólida – variação de volume já no estado sólido (da temperatura de fim de solidificação até a ambiente). A contração provoca uma heterogeneidade chamada de Vazio ou chupagem. Contração pode provocar: Defeitos Internos (Vazios) Trincas A Quente Tensões Residuais Estes Problemas Podem Ser Controlados Através De: Projeto Da Peça Tratamentos De Alívio De Tensões Projeto Do Molde Concentração de impurezas Impurezas nas ligas apresentam comportamento diferente a liga, quando estiver no estado líquido ou no sólido: Líquido: Impurezas Totalmente Dissolvidas, Homogêneas. Sólido: Menos Solúveis (Ex. P E S Nas Ligas Ferrocarbono), Ficando Acumuladas Nas Regiões Em Que A Solidificação Ocorreu Por Último. Segregação Composição Química Não Uniforme Propriedades Mecânicas Diferentes Em Certas Regiões. Desprendimento de gases Este fenômeno ocorre principalmente no caso das ligas de ferro carbono. O oxigênio dissolvido no ferro tende a combinar com o carbono presente nesta liga, formando os gases CO e CO2, que escapam facilmente à atmosfera, enquanto a liga estiver no estado líquido. À medida que a viscosidade da massa líquida vai diminuindo, e devido à queda de temperatura, fica mais difícil a fuga destes gases, os quais acabam ficando retidos nas proximidades da superfície das peças, sob a forma de bolhas. Em aços de baixo teor de carbono (na forma de lingotes a serem forjados ou laminados), tais bolhas não são prejudiciais, pois nas temperaturas de conformação mecânica (principalmente para fabricação de chapas), suas paredes ser comprimidas e soldadas. Já nos aços de alto teor de carbono, as bolhas devem ser evitadas. Para isto, adiciona-se ao metal líquido substâncias conhecidas como desoxidantes (ligas de ferrosilício e ferromanganês), ou alumínio. Outros gases (hidrogênio e nitrogênio) que também podem ser liberados na solidificação dos aços, normalmente ficam dissolvidos no metal líquido, não acarretando demais problemas. Utilizando inoculantes aço ferrítico (Fe-Si) CONCLUSÃO Os processos de fundição apresenta, muitas vantagens em comparação, a outros processos a produção seriada ou por encomenda dentro desse fundamento os processo de fundição permite permitem, a qualidade do produto final superior, principalmente a diminuição de desperdício de material. BIBLIOGRAFIA Livros KIMINAMI, C. S.; CASTRO, W. B.; OLIVEIRA, M. F., Introdução aos Processos de Fabricação de Produtos Metálicos. São Paulo: Blucher. . VICENTE CHIAVERINI. Tecnologia mecânica, processo de fabricação e tratamento. Artigos de revistas Artigo acadêmico sem fonte de site: Fontes: (1) DIN 1691 (2) BCIRA BROADSHEET 1 (3) Engineering Data on Nodular Cast Irons (4) Ferros Fundidos Cinzentos de Alta Qualidade (5) Metalurgia dos Ferros Fundidos Cinzentos e Nodulares Material da Internet Processos de fundição https://www.youtube.com/watch?v=pt6Tb1Wf1DA Fundição areia verde https://www.youtube.com/watch?v=Ls7lz6wM-NA Sumário Fundição 1 ALUNOS: 3 Processos de Fundição 5 Fusão do metal 6 Fusão do ferro fundido 6 Fusão do aço 6 Aço inoxidável 6 Fusão de não ferrosos 6 Alguns tipos de fornos e aplicações 7 ESCOLHA DO PROCESSO 8 Fluxograma do processo 9 MOLDE 9 classificados dos processos de fundição 9 Fundição em Moldes de Areia Verde 11 Fundição em areia seca ou molde estufado. 11 Fundição em areia cimento 12 Fundição processo co2 12 Fundição moldagem Plena 12 Fundição moldagem cera perdida 12 Fundição por Centrifugação 13 Fundição sobre Pressão 13 Fundição em molde metálico 14 Fundição Moldagem permanente 14 Fenômenos que ocorrem na solidificação 15 Cristalização: 15 Contração de volume 15 Concentração de impurezas 16 Desprendimento de gases 17 CONCLUSÃO 18 BIBLIOGRAFIA 19 Livros 19 .
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