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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA Belém, 2011 Prof. Maria Adrina Paixão de Souza da Silva Fundição dos Metais CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO O que é FUNDIÇÃO? Fundição – Tecnologia pré-histórica Há registros de que as primeiras peças metálicas (de cobre) fundidas foram obtidas no período compreendido entre 5000 e 3000 a.C., ou seja, no período imediatamente anterior à Idade do INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO 3000 a.C., ou seja, no período imediatamente anterior à Idade do Bronze. Desde então e progressivamente, a fundição passou a estar cada vez mais presente na história da evolução da humanidade, passando pelo aparecimento do ferro fundido na China em 600 a.C. e seu surgimento na Europa no século XV, embora sua utilização como material estrutural só tenha ocorrido de forma extensiva no século XVIII na Inglaterra. INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Figura 1.1. Processo de fundição. Vazamento de metal líquido em molde. Vantagens: - Capacidade de produção, de modo econômico, de peças complexas ou com cavidades internas, - Capacidade de produção, também de modo econômico, de peças muito grandes; INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Figura 1.2. Peças produzidas por fundição. Desvantagens: Os aços fundidos podem apresentar elevadas tensões residuais, microporosidade, zonamento e variações de tamanho de grão. Tais INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO microporosidade, zonamento e variações de tamanho de grão. Tais fatores resultam em menor resistência e ductilidade, quando comparados aos aços obtidos por outros processos de fabricação como conformação a quente. Etapas do processo de Fundição: - FUSÃO DO METAL OU LIGA; INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO - VAZAMENTO EM UM MOLDE; -SOLIDIFICAÇÃO DA PEÇA E; -REMOÇÃO DO METAL OU LIGA SOLIDIFICADO DO MOLDE. Fatores que influenciam o processo de Fundição: - TEMPERATURA DE VAZAMENTO INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Figura 1.3. Curvas de resfriamento ideais para o sistema Cu-Ni. Fatores que influenciam o processo de Fundição: - TEMPERATURA DE VAZAMENTO INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Figura 1.4. Curvas de resfriamento experimentais para ligas Al-Si (Goulart, 2007). Fatores que influenciam o processo de Fundição: - VARIÁVEIS TÉRMICAS DE SOLDIFICAÇÃO Velocidade de Solidificação, Gradiente Térmico e Taxa de Resfriamento INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO - FLUIDEZ Capacidade de o metal líquido preencher as cavidades do molde Figura 1.5. Modelo em espiral para ensaio de fluidez. A fluidez é medida pela distância que o metal percorre antes de se solidificar. Fatores que influenciam o processo de Fundição: - EXISTÊNCIA DE TURBULÊNCIA INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Figura 1.6. Funil de vazamento (pouring cup), massalote ou alimentador (riser), canal de alimentação (runner), canal de descida (sprue), canal de entrada (gate) , fundido (casting). Fatores que influenciam o processo de Fundição: - EXISTÊNCIA DE TURBULÊNCIA Número de Reynolds : Re=v.d/ ν Para Re ≤ 2000: Fluxo laminar INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Para Re ≤ 2000: Fluxo laminar Para 2000 < Re ≤ 20000: Fluxo apresenta uma mistura entre laminar e turbulento Para Re ≥ 20000: Fluxo severamente turbulento. Para a maioria dos casos reais o fluxo se aproxima do turbulento. Isso permite que ocorram mais reações do metal líquido com formação de gases, o que não é bom, pois pode haver formação de bolhas. Essas bolhas de gás podem ficar presas e constituírem defeitos nas peças fundidas. Fatores que influenciam o processo de Fundição: - CONTRAÇÃO DA SOLIDIFICAÇÃO INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Utilização do MASSALOTE Figura 1.7. Ilustração esquemática do fenômeno de contração durante a solidificação. Fatores que influenciam o processo de Fundição: - CONTRAÇÃO DA SOLIDIFICAÇÃO INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Tabela 1.1. Variação de volume durante a solidificação. A maioria dos materiais metálicos apresenta redução de volume (-), mas alguns apresentam expansão (+). Fatores que influenciam o processo de Fundição: - TRANSFERÊNCIA DE CALOR NO MOLDE INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO Figura 1.8. Representação do sistema Temperatura-Distância no processo de solidificação (Garcia, 2007). Fatores que influenciam o processo de Fundição: - CARACTERÍSTICAS DO LINGOTE (OU MOLDE) INTRODUÇÃO À TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO
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