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.. SENAI CETEF CENTRO TECNOLÓGICO DE FUNDIÇÃO MARCELINO CORRADI - ' -INICIAÇAO A FUNDIÇAO -e """" INl:IAÇÃO à Fundição ..... SUMÁRIO liill!9 .... ..... Apresentação 07 .-.e 1. Generalidades 09 .... ~ 1.1 Fabricação de uma peça fundida através de moldação manual 09 ~ 1.2 Setores de uma empresa de fundição 18 ~ ~ 2. Machos 19 .., 2.1 Definição 19 -9 2.2 Qualidades 20 .., 2.2.1 Resistência mecânica 20 ~ ~ 2.2.2 Permeabilidade 21 .., 2.2.3 Insensibilidade à umidade 21 ~ 2.2.4 Refratariedade 22 ~ 2.2.5 Compressibilidade 22 .., 2.6 Colapsibilidade 23 ~ .., 2.3 Confecção de um macho 23 ~ -., 3. Modelos e caixas de macho 27 .., 3.1 Sobreespessura de usinagem 27 -,, 3.2 Contração linear 28 ~ 3.3 ~ Saída 30 -., 3.4 Marcações 33 _, 3.5 Cores 37 ... 3.6 Conclusão 38 .... .... 4. Canais e massalotes 41 ...... 4.1 Canais de enchimento 41 .... 4.2 Massa lotes 42 .... .... 4.2.1 Mecanismo de formação de um rechupe 44 .... 4.2.2 Objetivo do uso 46 ... 4.2.3 Formas 47 _, 4.2.4 Solidificação dirigida 49 ... ... 5 . Areias de moldação 55 .... .. 5.1 Areia sílica-argilosa sintética 55 ... :: - .... _. .- .... INGAÇÃO à FtmdiÇão ... .. 5.1.1 Areia base 55 ... 5.1.2 Argila 56 .... 5.1.3 Produtos de adição 57 .... Recuperação e regeneração 57 .... 5.1.4 ... 5.1.5 Propriedades 58 .... 5.1 .6 Controles 61 ~ 5.2 Outras areias-base 62 .... 5.3 Areias especiais 62 .... . ~ . 6. Ligas utilizadas em fundição 63 ~ . ~ 6.1 Ligas ferrosas 64 . e-' 64 . 6.1.1 Aços fundidos ao carbono ~ . 6.1.2 Ferros fundidos não ligados 65 e-' . 6.2 Ligas não - ferrosas 68 ~ 6.2.1 Ligas de cobre 68 f!!!""" ~ 6.2.2 Ligas de alumínio 68 6.2.3 Ligas de zinco 69 6.2.4 Ligas de magnésio 70 _.. 7. Fornos de fusão 71 7.1 Classificação segundo o tipo de aquecimento 71 .... 7.2 Fornos elétricos 72 ~ ..,. • 7.3 Cubilô 74 .... ... 8. Defeitos em peças fundidas 79 ... 8.1 Excrescências metálicas 80 ... 8.2 Vazios 82 ~ 8.3 Descontinuidade de metal 83 ~ _, 8.4 Defeitos de superfície 84 _, 8.5 Peca incompleta 85 ... 8.6 Desvios de medida 85 ... ... 9. Referências bibliográficas _. 87 _. .- -,,, -6 - .. .... -- .... .... .... ~ .... ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ -~ ~ -- - --~ ~ ~ ~ ~ ~ ...e -... ... ~ ~ ..-a .... ... - -... .. .. ... -... ... ~ - INl:IAÇÃO à Fundição APRESENTAÇÃO A presente publicação constitui um dos textos-base utilizados no desenvolvimento do Curso Técnico de Fundição, ministrado pela Escola Senai de Fundição "Marcelino Corradi", em ltaúna, Minas Gerais. Este trabalho foi-redigido pela equipe técnica da escola, a partir de estudos e pesquisas realizadas no Centre Technique des Industries de la Fonderie - Paris, de documentação técnica e publicações editadas pela Editions. Techniques des Industries de la Fonderie - Paris, e de cursos ministrados pela Ecole Superieure de Fonderie - Paris, além de outras publicações citadas na bibliografia. O objetivo deste texto-base é oferecer uma visão básica sobre terminologia e processo de fundição. ~ lim9 !illl!f INl:IAÇÃO à Fundçil ~ ml!!!J ~ ...., ~ lm!9 ~ ~ ~ ~ ~ ..., ~ ~ .... ..., ~ ~ ~ .., ....., ~ -., 111111!9 _, ~ _, _, _. ... ,.,. --9 ,,.,. ,.,. ... -_, _,,, .., ... ... _. ... ,, _. ._. 1. GENERALIDADES Fundição é o processo de fabricação de peças metálicas que representa o caminho mais curto entre a matéria-prima metálica e as peças acabadas, em condições de uso. O processo de fundição para fabricação de peças consiste, essencialmente, em encher com metal líquido a cavidade de um molde cujas dimensões e formas correspondem às das peças a serem obtidas. Após a solidificação e resfriamento obtêm-se as peças com formas e dimensões, geralmente, quase definitivas, pois, em muitos casos, as peças são usinadas antes de estarem em condições de utilização . Pode-se dizer que no processo de fundição tem-se, quanto ao metal, apenas as etapas de fusão e solidificação entre a matéria-prima sólida e o produto semi-acabado, enquanto que nos demais processos clássicos de fabricação de peças metálicas, tais como laminação, forjamento, estampagem e trefilação tem-se, entre a matéria-prima sólida e o produto semi-acabado, além das etapas de fusão e solidificação, uma deformação plástica por tratamento mecânico. Fundição é um processo que permite a obtenção de peças de formas complexas, ou seja, é o processo de conformação de metais, que permite a maior liberdade de formas. As peças fundidas devem ter características dimensionais, mecânicas e físico- químicas. Elas destinam-se às mais diversas indústrias . 1.1 Fabricação de uma Peça Fundida Através de Moldação Manual Para estabelecer o processo de fabricação de uma peça fundida, parte-se do desenho técnico da peça acabada, em condições de uso . A partir do desenho da peça usinada, Figura 1, realiza-se o projeto que define todo o processo de fabricação na fundição . 9 INICIAÇÃO à Fundição --,----···-.. --.. ·-------------------- 1 • l (l(l ... . - }º- , dO X>O Figura 1 Concluído o projeto, passa-se à confecção do modelo da peça, da caixa de macho e dos elementos do modelo necessários à preparação do molde, em cuja cavidade se vaza o metal líquido de composição química pré-determinada. De posse do modelo da peça, Figura 2, e dos elementos do modelo faz-se o molde. í e:=\ j_~ l---···---J::=-----J Figura 2 A preparação do molde, isto é, a moldação manual é constituída pelas seguintes operações básicas: 1 ª operação: Preparação Esta operação consiste em: • verificar o estado de conservação do modelo e as particularidades da moldação: • posicionar, sobre um estrado de madeira, uma caixa de moldação, inferior. o modelo da peça e elementos do modelo (Figura 3). IO .... .... --.- -- -- ... ... ... ... .... -... .. .. ... .. .. .. .. .. -.. ... ... ... .. ICAÇÃO à F1ld;ão .. .. ... .. .. -... .... ... .. .. .. ... ... ... .. ... --.. .. .. ... .... ... ... .. .. ... ... .... ~ ~ ... .... Co.xo inferior Mede io _,-- / • Figura 3 2ª Operação: Socagem da caixa inferior A socagem da caixa inferior consiste em: Bcnc?da I • envolver o modelo com areia de faceamento, comprimindo-á contra o mesmo, com os dedos; • encher a caixa com camadas sucessivas de areia de enchimento, compactando- ª com um soquete (Figura 4 ) . Soquele ô.r eio oe faceome,,to Areia de ench1rr ento ,,,r------ - Figura 4 ~ 3ª Operação: Realização da superfície de separação ... _. Para realizar a superfície de separação entre as caixas de moldação deve-se: • virar a caixa inferior (Figura 5); • alisar a superfície; • polvilhar sobre a mesma um produto isolante de superfície. INl:IAÇÃO à Fundição Superfi'c1e de seporoçõo ' . . ' . . . . ·-· ... ---~·---:'·-....... -· -""-""'-'-"'·._..__ __ Figura 5 4ª Operação: Socagem da caixa superior Após a realização da superfície de separação, deve-se: • posicionar a caixa superior sobre a inferior; • posicionar os outros elementos do modelo; • encher a caixa superior com camadas sucessivas de areia, compactando-a com um soquete (Figura 6). Modelo do conol de descido Modelo do conol de d1slribu1çõc ___ J_ .. .:....: ~-"--·....!...·-·--~......... -- Figura 6 5ª Operação: Extração do modelo Esta operação consiste em: • retirar os elementos de modelo salientes na superfície da caixa superior; • levantar, virar e colocar a caixa superior sobre uma superfície plana; • abalar o modelo da peça; • retirá-lo da caixa inferior (Figura 7); • retirar os outros elementos do modelo. 12 ~ .-: ~ .-: ~ .-: .-: ..... ..-: ..-: ..-: ... .-: 1 ... .- ...., ... .- ... ~ - ...., • ...-: ~ • ....-: .-- • --= .-: ~ • --= ... ~ .., 111119 ~ -'!t 99 .., ..., -9 .., ~ ~ ~ .., .., -., .., 919 -9 .., ~ .., .., ~ _, _, _, -., -e -.t ...., -e -8 :... 1 .. -. 1 ...e 1 ,,,. ,,,. ,,,. ,,,. _, :..... :..... • .... . ... . ~ ... -. ~ Figura 7 6ª Operação: Acabamento do molde O acabamento do molde consiste em consertar estragos observados nas paredes de sua cavidade. 7ª Operação: Fechamento do molde Esta etapa consiste em: • colocar a caixa inferior sobre uma cama de areia preparada na área de vazamento; • posicionar o macho na caixa inferior (Figura 8). A confecção do macho ocorre • paralelamente à do molde . Mo cho / Como do de ~ rP .e Chc.i"c, tocai 11• •Olllmento . .. •• .J • .. • 't ., ! /--..--+--;.-.~. ~.~~ .• ~.~- -~-·.·~ .. ~-~.-·· .. --~~-·-.......,,~ r /;; •• • • • ~ •• - ;-.. 1 Figura 8 • retirar grãos de areia soltos no fundo da cavidade, se for o caso; • posicionar a caixa superior sobre a inferior (Figura 9) . 1~ INEIAÇÃO à FmdiÇão Figura 9 A cavidade principal do molde corresponde às dimensões e formas da peça após a solidificação e o resfriamento da liga vazada na mesma, isto é, a cavidade principal do molde corresponde à peça bruta de fundição. 8ª Operação: Lastragem do molde Enchendo-se a cavidade do molde com metal líquido, este tende a levantar a caixa superior. Para evitar esse levantamento, coloca-se um peso sobre a caixa superior (Figura 1 O). Peso de lastrar Figura 10 Com a lastragem do molde termina a sua confecção, isto é, conclui-se a moldação. O molde já lastrado encontra-se em condições de ser vazado (Figura 11 ). 14 ... ... .- .- ~ .-: --: ...-: ...-: ..... .-: ~ ~ ~ --= --= --= --= -= --= ...-; --= -= .-... ...., ...... ., .., .., .., ~ ~ .., ., ~ -=-.., .., .., .., .., .., .., .., .., ., ., .., ~ .., .., .., ...., ..., ..., .... ,,,. ,,,,, -.t .., ""' -_, - -' -' -' - - -' ,.,,, --' INllAÇÃD à FundiÇão ---------.. · .... ---·----,~··_....11.U ___ ... "_"""" _______ _ Figura 11 O metal líquido é vazado no molde a uma temperatura superior à temperatura de in ício de sua, solidificação. Na cavidade do molde, o metal solidifica-se e resfria. Após o resfriamento, é feita a desmoldagem, isto é, separa-se a peça da areia . A peça desmoldada apresenta partes salientes como canais de enchimento e rebarbas formadas na superfície de separação das caixas. Estas partes salientes devem ser retiradas, isto é, a peça desmoldada deve ser rebarbada (Figura 12). Após a rebarbação, faz-se a limpeza da superfície da peça, a fim de retirar grãos de areia que estiverem aderidos à peça. Realizadas a rebarbação e a limpeza, isto é, após o acabamento, obtém-se a peça bruta de fundição (Figura 13) . Figura 12 Figura 13 INICIAÇÃO à Fundição A Figura 14 apresenta um esquema de seqüência da preparação do molde necessG.J- à obtenção de uma peça bruta de fundição correspondente a um desenho técr -co :.::. peça usinada. 4/f1' 1!J1J ... ~ , !}Htfa/?fanddao~v.,/XiiJ~ ~k ~~ ck ~~ ~/e/e. f:,d • U </~/:,-,, 1 ~<''<~ ~ ~ _...,,,.,~ • 2)4-r~.· ~~ ~ ~ ~ ~~~ ~~ -~~- J@ ~/?/@ ~ ,'2/;?' e; . • t .-z !ª./;,,,.,.,,~ . sJ t?-/?r~~.·/c, /'''m,,,_,,.,,.,( r ~zf',, / A ,,.--<>'..bC.:? ~ • 1 "'"'~&.(; ~ ~d:.. . ,u:{d;., "'~.1'1frr7-" ./ á ·J ,:-/,..:n.u,,.,~~ ~ *~ ..... ,~~ vh /h'?'..U:0 • ,,; ~~.·/.?h,c.-dfc t4 /"1/M p-,,1',,;.a,.,,{ ~ª"c.-~,,,,,.<f ~@ ~ d~ ~~-ac:&-: . 16 .. -... ... ... .. .. a- 1 a- f ~ a- a-: ~ a-i 1 .. • ""-' --- ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ .., ~ _., _, ~ ~ ...., ~ ~ ....., ..., ~ ~ ~ ~ ~ ... ~ -e ~ ~ - w ~·OL LQ EL~ e .... c::::::i._: J Í'f (" .. •k -1 f ·~ 1 f ~t) .. rc:;u , . ~ ~(•í. .\Gf u /., 1" '' I •: ,t, r, '-'"t n I '• ~· ., V 11 • 4 "L ' · 1 :: .., f N• 1 ... '.1 ,_ 1.1 ... : ... ~tm Li llo1\ .a.·: IJ(l l.I..,. t ,_ ' Figura 14 -.. .-INEIAÇÃO à Fumfição --------------------------------------~ fl"" 1.2 Setores de uma Empresa de Fundição Baseando nas páginas anteriores, pode-se dizer que a fabricação de uma peça fundida requer, pelo menos, os seguintes setores: • de projetos; • de confecção e reparação de modelos, caixas de macho e elementos de modelo, ou seja, modelagem; • de fabricação de peças fundidas, ou seja, a fundição propriamente dita . A oficina de fundição pode ser dividida nas seguintes áreas: • de preparação de areias para a moldação; • de moldação; • de confecção de machos, isto é, macharia; • de preparação do metal líquido, isto é, área de fusão; • de vazamento dos moldes; • de rebarbação e limpeza, isto é, área de acabamento de peças. Além desses setores e áreas mais diretamente ligados à produção pode-se citar todo o setor administrativo, os depósitos de matéria-prima, o depósito de modelos, área de expedição de peças e laboratórios para o sistema de controles, que deve acompanhar todo o processo de fabricação. 18 .- .- .- -... ... .,.. .- -... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... .. ... .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. - -... -.,,, ... .. -... .. ~ ... .... ... ... ... ... ... ... ... .. .... .., ... -.. ... .. ... ... .. ... ... 1111!1 ... ... ... ... .. .. .. _.. .. .... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... .... .. ~ ... .. .... ... INEIAÇÃO à Fundição ------------111~1-•U~---------------- 2. MACHOS 2.1 Definição Macho é uma parte do molde fabricada separadamente e colocada em sua cavidade após a extração do modelo para: • se obter, de maneira mais econômica, formas internas ou externas de uma peça; • faci litar a construção do modelo . A Figura 15 mostra uma peça com uma forma interna de diâmetro variável. Para facilitar a moldação dessa peça, utiliza-se um modelo (Figura 16 ) para obtenção da forma geral da cavidade do molde, na qual é posicionado o macho, preparado, numa caixa de macho (Figura 17), paralelamente à confecção do molde (Figura 18) . Figura 15 Figura 16 ,• " . • , · ' ':. s :. ' .: . ' . · ., ...... ·:. ·,, '· · . . . ".... , . .. '..,,....,,....,..,..,. :-, ·"" /.'' .. : : . . ' Figura 18 -;-E'=.11 l __ ,~ Figura 17 o 19 - - INICIAÇÃO à Fundição Mesmo que a forma interna de uma peça seja simples, pode-se evitar uma saída acentuada (Figura 19) uti lizando um macho (Figura 20). A saída acentuada deformaria a peça. Saido .· - - · - --· ·l /' :J . ·. Figura 19 2.2 Qualidades As qualidades exigidas de um macho são: • resistência mecânica; • permeabilidade; • insensibilidade à umidade; • refratariedade;• compressibilidade; • colapsibilidade. 2.2.1 Resistência Mecânica .· .. " .. . .. . ' . ,"'•.; ··- . .... . .. Figura 20 Quanto à resistência mecânica, deve-se considerar dois aspectos: • resistência antes do fechamento do molde; • resistência após o fechamento do molde. Antes do fechamento do molde, o macho deve resistir ao esforço de sua extração da caixa e aos esforços de manipulação e transporte até seu posicionamento na cavidade do molde. • • • .. .. .. .. ~ '!9 ~ - -.. ~ .... .... ~ -.. --... ... ... ... --... ... -.... ... .... ... .. - - ... .. ... .... ... .., ... .., .., .., .., ..., .., .., .., -t .., .., ~ .., _, ~ .., .., ...., ~ ..., _, _, ....., ~ ... .... ... .... _, .... .... .... .... .-lf ,,.., ... 1 ... 1 ~ ~ ... ..... A INEIAÇÃO à F1D1çio Após o fechamento do molde, o macho deve resistir a seu próprio peso e aos esforços estáticos e dinâmicos exercidos pelo metal líquido quando do enchimento da cavidade . 2.2.2 Permeabilidade Permeabilidade de um macho é a propriedade dele se deixar atravessar por gases. Quando o molde é vazado, o contato do macho com o metal quente provoca liberação de gases que pode causar defeitos de bolhas nas peças. Sendo permeável, o macho faci lita a saída dos gases pelas marcações, evitando que os mesmos passem pelo metal. A Figura 21 mostra um esquema ilustrativo de um macho interno, evidenciando a necessidade de uma boa permeabilidade para que os gases saiam pela marcação e não através da peça . Figura 21 A permeabilidade é uma qualidade indispensável aos machos, sobretudo aos internos . 2.2.3 Insensibilidade à Umidade Antes ou depois de posicionados nos moldes, os machos podem absorver umidade da atmosfera ou da própria areia do molde. O aumento do teor em água pode: 21 .... ~ ~ INICIAÇÃO â Fundição 1f!!"' ~~~--~--------------~--------------------~e- • reduzir a coesão dos grãos da areia do macho, causando sua desagregação; • aumentar a quantidade de gases desprendidos quando do vazamento dos moldes. Para atenuar estas dificuldades, os machos devem ser pouco sensíveis à umidade. 2.2.4 Refratariedade Refratariedade de um macho é a propriedade que traduz a sua resistência a temperaturas elevadas. Esta é uma qualidade importante, pois, durante um tempo variável segundo sua localização, o macho sofre os efeitos da elevada temperatura do metal líquido seja por radiação durante o enchimento, seja por contato direto. 2.2.5 Compressibilidade Devido ao fenômeno de contração das ligas no estado sólido, as dimensões das peças de fundição diminuem durante o seu resfriamento. Em conseqüência disso, os machos internos sofrem esforços de compressão (Figura 22). Se eles forem muito resistentes e não cederem, as peças podem trincar ou romper. Assim, os machos devem ser compressiveis, ou seja, devem ceder aos esforços de compressão devidos à contração do metal no estado sólido. ., ., f!" .. .. .. ... .,. e- ra .. .... ... ... ... ... ... ... .. e- ... .. ... ... ... .. ... ... .. ... ... .. .. ... .. ... ... ... ... ... ... .- ... ... ... .... .. ... ... .. .... .. .. .. .., .., ... .., ..... .. ... .., _, .., ... .... ., ., ... .. .. .... .. _, -- -- --.... _, .... 1 - -- 1 .... 1 ... 1 ... 1 ... 1 .. 1 ... 1 ... 1 ... .... ... .... .... ...... •. ~; .' . •', .• ..·· . Figura 22 2.2.6 Colapsibilidade Diz-se que um macho tem boa colapsibilidade quando ele perde a resistência mecânica após a solidificação da peça. Exige-se esta qualidade dos machos para que, quando da limpeza das peças, eles se desagreguem facilmente, favorecendo a remoção da areia dos machos internos . 2.3 - Confecção de um Macho O material normalmente utilizado para fazer um macho é areia com composição adequada. Existem diferentes tipos de areia para machos. Uma das areias utilizadas para confecção de machos - comumente chamada de areia C02 - é constituída por uma mistura de: • grãos de areia silicosa; • silicato de sódio; • gás carbônico, Primeiramente, mistura-se a areia e o silicato de sódio e, depois, essa mistura é atravessada por C02 , que reagindo com o silicato a endurece . Os machos podem ser feitos manualmente ou mecanicamente. Para ilustrar a fabricação de um macho, considera-se, a seguir, uma confecção manual de um macho, com areia C02 . INJCIAÇÃO à Fundição O molde do macho é a caixa de macho (Figura 23) em cuja cavidade é socada a areia, devidamente preparada (Figura 24). o o Figura 23 Figura 24 Após a secagem da areia, raspa-se a sua superfície externa e abrem-se furos ou respiras na areia (Figura 25), para facilitar o escoamento do C02 através da mesma. .... .. ... .. .. ... .. .. ... ... ... ... ... ... .... ... .- ... ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .... .. .. .. ... .. .. .,. -- .,., ... ... ... ...... ... ... .... ... ... .., .., .., _, .., .., ..., ., ... _, ., ., .., .., .., _, _, .... ... _, _, ..., ..., ... .... .... ..., ... .... ' .... ' .... ' .... ' ... ' ~ .... ' .... 1 ~ .... 1 ..... :... Figura 25 A gasagem do C02 pode ser fe ita com auxílio de uma campânula (Figura 26). Tendo ocorrido o endurecimento, abre-se a caixa e retira-se dela o macho (Figura 27) . ~/ f== -11~ : ' 1 1 1 /1 Figura 26 .Il - ... c::c===--==·--·::::=::::::::::::======- -==-1 ____ ·--·-.... _-___ ·--=-L . Figura 27 ~ ., ., .., .., .., .., .., .., .., .., .., .., .., _, .., ~ .., ""' .., ~ ..., ~ 11119 _, ... .... .... ... ... ... ... ~ .... .-.. ..., ll:IAÇÃO à Ftnlção 3. MODELOS E CAIXAS DE MACHO Na preparação de um molde, utilizam-se modelos e caixas de macho. O modelo de uma peça a ser obtida em fundição é utilizado para dar forma e dimensões à cavidade do molde. A caixa de macho é util izada para preparar os machos. Os modelos e caixas de macho devem satisfazer as seguintes qualidades: • exatidão de formas e dimensões; • permanência de formas e dimensões com o decorrer do tempo; • facilidade de extração; • bom estado de superfície . 3.1 Sobreespessura de Usinagem A maioria das peças fundidas são usinadas após a sua limpeza, a fim de obter dimensões, formas ou estado de superfície pré-fixados. A usinagem se traduz pela remoção de material das peças. Quando no desenho da peça a ser obtida em fundição existe algum sinal de usinagem, deve-se aumentar, no modelo, a espessura da face assinalada, isto é, considera-se uma sobre espessura de usinagem . Esse aumento de espessura tem, como conseqüência, o fato de que a peça fundida é maior que a peça usinada indicada no desenho. Sinais indicando superfície trabalhada, conforme a norma ABNT NBR 8404/84 Figura 28 INICIAÇÃO à Funóição O valor da sobreespessura de usinagem é função da liga a ser utilizada enchimento do molde, das dimensões da peça e do processo de moldação. Asobreespessura de usinagem nas partes superiores do molde deve ser maior do que nas inferiores porque podem recolher algumas impurezas como escóna. grãos de areia, película de óxido que poderão, então, ser retiradas na usinagem. O diagrama da Figura 29 indica o valor recomendado para sobreespessura de usinagem em função da superfície equivalente a ser usinada e da natureza da liga. Segundo este diagrama, se uma superfície a ser usinada numa peça de aço equivale a uma área de 450 mm x 450 mm (4502), o valor recomendado para sobre espessura de usinagem é 6, 7 mm. Figura 29 3.2 Contração Linear Durante o resfriamento da peça no molde, após a sua solidificação, ocorre uma contração, isto é, a peça sólida tem, à temperatura ambiente, dimensões inferiores às da cavidade do molde (Figura 30). Nota-se uma folga f entre as paredes da cavidade e a superfície da peça fria. 28 ... .. .. ... .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. ... .. .. ... .. ... .. .. .. 4- .. .... .... -... .. .. .... .... .. -.... _, _, _, .., _, _, ... _, .., _, .., .. ... ..., _, _, ... _, _, ~ 11111!9 _. - _. ..., fllfl!!J """' ,.,,,.. _, _, _,, .... ... --- _. .. 1111!1 1118 ICAÇÃOà~ão • . . : .. . . ~ ' . ' '. ,, . .. . . ·~ . ·"· ' . ~ . Figura 30 Na realidade, durante o resfriamento da peça entre a temperatura de fim de solidificação e a temperatura ambiente, ocorre contração volumétrica, mas, na prática, considera-se a contração linear, ou seja, a diferença entre as dimensões lineares da peça à temperatura ambiente e as da peça imediatamente após a solidificação, isto é, as dimensões lineares da cavidade do molde . Como as d imensões da cavidade do molde são as do modelo da peça, deve-se ter dimensões lineares do modelo diferentes das da peça bruta de fundição. Portanto, na confecção do modelo, para compensar a contração do metal no estado sólido, as dimensões indicadas no desenho da peça devem ser mudadas. A contração linear é função: • natureza do metal; • forma da peça; • concentração de massa da peça. A contração de um ferro fundido comum é menor que a de um aço. Em peças compridas e finas, nota-se maior contração que em peças maciças. Numa mesma peça, a contração em partes finas é maior que em partes espessas. Na prática , são adotados valores médios de contração expressos pelo coeficiente de contração linear. Desejando-se obter uma peça fundida, conforme o desenho da Figura 31, com uma liga cujo coeficiente de contração linear seja 1 %, as dimensões do modelo devem ser as da Figura 32. INICIAÇÃO à Fundição 1 34 ·---~-- ~-- -l __ _ /- Figura 31 -·--··----] r/ ----~·------ ~ 1 '5' 4 +~ Figura 32 Para evitar o cálculo das cotas, considerando-se a contração linear, pode-se utilizar metros de contração cujas divisões já levam em conta o aumento relativo à contração, como indica a Figura 33. Metros de contração correspondentes a um coeficiente de contração linear de 1%,1 ,5% e 2% têm comprimentos reais, respectivamente, iguais a 1.01 O, 1.015 e 1.020 mm. 1 CX:>.J Acresc:rno Jt _J 1()•nn Figura 33 3.3 Saída .- .-- .- ... .. ... ... ... ... ... ... .. ... ... --... .. ~ .. .. .. .. .. ... ... .. .. ... ... ... ... ... ... Para facilitar a extração do modelo e do macho, é necessário dar às suas paredes .- uma inclinação ou saída. ... Saída de um modelo é, portanto, a inclinação que se dá às suas paredes no sentido de sua extração, a fim de reduzir o atrito entre suas paredes e as do molde. Um modelo sem saída (Figura 34a) ou um modelo com contra-saída (Figura 34b) quebra a areia quando é retirado do molde, enquanto que um modelo com saída (Figura 34c) não estraga as paredes do molde. 30 .... ... ... .... ... ... ... .. .. .... ... ... .. .. .. ... ... ... ... _, .. .., ... ... .. ... .., ... ~ ~ ~ ~ ... .... ... ~ ~ ~ _, 1 - ... 1 .... 1 ..... :... ' ~ ,.,. ~ ~ ,.,. ~ J ... • ~ ... , ... , ... , ... . ... :.... IEAÇÃO à fmlção t •• ·t ~- : . ~ . : ___ __, -- (a) A saída pode ser expressa em: (b} Figura 34 (e) • porcentagem (Figura 35a); A' r'"· e ~ / ,.; ('P ,r-/ , • graus (Figura 35b ); _,,,: • milímetros (Figura 35c). ' i _ ... ' • 1 • 1 . ' I 1 • ·· • ; ,- , • 1 : . ' ,_ 5% \ '\ ..... _ •· , 1 , - (a) Pode-se dar a saída por: J • acréscimo (Figura 36a);· 2 • desbaste (Figura 36b );· ~ • compensação (Figura 36C). r .:zc.o.., 1 , .,,(. t' .4)- J ~i-1 1 "- I "t r -,, ~~4 ~~ -· - .. _,._. L e/. cA ,/ rc (b) Figura 35 } t...c ;· 'e:.. 1 1 1 1 • 1 l i '-······ _, ___ _} ~Ili~~ - (e) ,, ) \ ~T ~ :2() ,/fl ~ IY Jclo: / l"t d 'i µ~ ' I ;, / 31 .- ~ ~ INllAÇÃO à fumfição ~~------~~--------~----------~-~~~ (a) (b) Figura 36 Acréscimo Oesbos1e (c) Na saída por acréscimo aumentam-se as cotas, na saída por desbaste diminuem- se as cotas e a saída por compensação tem uma parte por acréscimo e outra por desbaste. Nos modelos usa-se, geralmente, saída por acréscimo; nas marcações, saída por desbaste, e em nervuras, saídas por compensação. A saída deve ser de tal forma que altere o mínimo possível o peso e a forma da peça. A saída normal é de 2 ou 3%. As marcações na parte de baixo dos moldes têm saída de 10% e na parte de cima dos moldes 20%. Nos modelos de pequena altura, a saída é de 5% e nos modelos muito grandes de 1 %. Nas placas-modelo, a saída é de 0,5%, isto é, quase nula. Nas marcações cilíndricas de diâmetro inferior a 30 mm, para facilitar a fabricação dos modelos, aconselha-se a forma da Figura 37(a), em lugar da forma da Figura 37(b). 1 ' / . -..... '-.,. j_~ ,,,,-··· ... " ! ,. ./~ "\\ / / , 1[?. / r· ..... , \ / <J / 1 ' ' 1 1 ~ 1 ~ . ~ 1 \ / ,' 1, \ ' ' ; ! \ ,.,.__,, / ' \._r_J \ \ -. ....... __ / \ ::::--:::,/ ..____. 1 (a) s 30 (b) 0>30 Figura 37 .- .- .- ... .- .- .- ... ... ... .... .- .... .- ... .- ... .. .. .... ... ... .. .- ... ... .. .. .. .. .. ... .. .. ... ... ... ... ... .... .. .... .... ... -... "" _, ... -... - - -.... -_, _, _, _, ... ... _, ... ... ... -. ... ... ... ... -. -. ... ... -. _.. _. .-9 ~ .... .... ~ _. .... - -~ ~ ~ ~ ... ~ ~ ~ ...., 3.4 Marcações Marcações em modelo são partes salientes que após a moldação deixam sua impressão no molde, permitindo o posicionamento dos machos. Às marcações do modelo correspondem as marcações dos machos. Há também as marcações que servem para posicionar machos entre si. As marcações contribuem para: • o perfeito posicionamento dos machos; • dar estabilidade aos machos; • dar saída aos gases dos machos. As dimensões e as formas das marcações dependem: • da posição do macho no molde; • do peso do macho; • dos esforços que o macho sofre durante o vazamento do metal no molde; • da série de peças que devem ser produzidas; • da precisão dimensional da peça; • da necessidade de facilitar a saída dos gases do macho. As marcações simples são as marcações de um macho que dá aforma interna de um furo passante horizontal ou vertica l. A Figura 38 apresenta um modelo com marcação horizontal e o molde fechado obtido com este modelo. MODELO M Ol. Df Figura 38 Geralmente, o comprimento das marcações é de mesmo valor que o diâmetro do macho, isto é, C :: D (Figura 38). Nas extremidades, as marcações são abauladas ou com saída. INl:IAÇÃO à Fundição Entre as paredes do molde e a marcação do macho deve haver uma folga oa'G evitar a quebra do macho ou do molde quando do seu fechamento (Figura 39). 1. Co rdão de lfedocõo i;-·· .. ··-·---·---·-- E .. - Soítiode grHes ,,,,--- ;:;i;:;:~~~~~~::/./ . .. . . .. . . ::. ·-, .:;· ~-,'. <;: . • .. . ...... ... ... . :': ~ · ·lo.. Figura 39 Os gases do macho passam pelo respiro, chegam ao espaço E saem pelo respiro feito na superfície de separação. O cordão de vedação evita que o metal líquido penetre no espaço E impeça a saída dos gases. Para evitar que a areia quebre nos ângulos, deixa-se uma folga maior F entre as paredes do molde e o macho (Figura 40). ·-~···-· ·-··-.. . . . . Fo l c;o F - 1 1 i. r - : 1 1 1 •• • • 1. · : , ,' :;· .... Figura 40 . . ' . . .·: ; '. : Esta folga F é obtida colocando-se, na marcação do modelo, uma cinta de material plástico, como mostram as Figuras 41 e 42. ... 1 .)- -.. ,. -.. .. .. ..... ... ... - - -... ... - ... .. .. ... .. .. ... -... , .. .. .. - .., -9 ., ., .., ~ -9 ~ .., .., .., .., ., .., .., ..., .., .., .., .., .., .. ~ .,, .., ... ... ..., _, ...., ..., .... _. ..... .... ... ... ... ... ... ... ... ... .... .... -.t ..., ..-., Ct~ Figura 41 Figura 42 A marcação é cônica nas caixas inferior e superior (Figuras 43 e 44 ) . Molde . . Morcocõo inferior dÓ ·;,,~cho:· .. • ~ , . ; .... Figura 43 ~.1odc e I f Figura 44 INICIAÇÃO à Fumfição Na caixa superior, recomenda-se que a parte cilíndrica do macho entre parcialmente na marcação (Figura 45), para se obter melhor posicionamento do macho. •1õ~ rt?COn'f'~d do RPCOmPn!lod,1 Morcocõo _fr=t__~Jper1or Figura 45 A Figura 46 mostra como permitir a saída de gases do macho pela marcação superior. l/eó:Jçõo i Go~es . ',, Coque Figura 46 As marcações balanceadas são necessárias quando o macho horizontal não tem apoio em uma das extremidades (Figura 4 7). MODELO MOL.DE Figura 47 36 ~ ~ ailll .. ""' .. .. .. ... ... ... .- .... ... .. .- ... .- .,. ... ... .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. ,,.. ... ... .,,,, .. -.. ... .. .. ... .. - _, .. ... ... .... .... ... .... ... .., ... .. .., .. .., .., .. .., .., ... ... .. .., ... _, _, _, ... ... ... 1 _, 1 .... -. 1 .... -.. 1 ..... ' .... ' ... ' ~ ~ .... ' ~ ~ ~ .... ~ ... _, ' .... Para assegurar o equilíbrio do macho e evitar uma marcação muito comprida, pode-se utilizar a forma indicada na Figura 48 . . ·. " ' . ' . . : ' ' . ~. . . • .·..i : · .• ·; • .... •. •• : • • : ~· .l :....-- ~, ·.: " .... ... Figura 48 3.5 Cores Para que se possa distinguir as superfícies a serem usinadas, as marcações, as partes destacáveis e a liga da peça correspondente ao modelo, pintam-se modelos e caixas de macho segundo a norma ~BNT NBR 6212/82. O quadro seguinte indica as cores normalizadas em fundição: INU:IAÇÃO à Fundição Quadro 1 Denominação Peças fundidas em Ferro Aço Ligas Ligas Outras Fundido Cu prosas Leves Ligas Superfícies externas de Vermelho Azul Laranja Alumínio Verniz modelos e caixas ou cinza incolor de macho. claro Superflcie correspondendo às sobre Amarelo Amarelo Vermelho Amarelo Amarelo espessuras de usinagem. Nervuras e Alumínio Vern iz reforços Vermelho Azul Laranja ou cinza incolor eliminados após hachurado hachurado hachurado claro hachurado a fundição da de preto de preto de preto hachurado de preto peça. de preto Marcação de modelos, caixas de macho e Preto Preto Preto Preto Preto partes internas da caixa de ) macho. Faces e sedes de suplementos Verde Verde Verde Verde Verde destacáveis Reforço de modelo a ser Madeira natural sem tinta preenchido na moldação 3.6 Conclusão O modelo de uma peça (Figura 49) difere da peça usinada (Figura 50) pronta para sua utilização, devido a: • sobre espessura de usinagem; • contração linear; • saída; • marcações. 38 1 ... ... ... .... ... ft"' ... .. ... ... .. ... ... ... .. ... .... ... .. ... .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. ... ... ... .. .. .. ... .. ... .... .. .. .. .. - ... - .., -'!.9 ..., ~ ..., .., ..., .... _, .... .... .... ... r4 ~ ~ ~ INEIAÇÃOi~ ,., J( ( -'º - • &ti Figura 49 1 Figura 50 Por outro lado, a peça bruta de fundição (Figura 51) difere do modelo porque nela já ocorreu a contração e as marcações não existem, pois o macho utilizado no molde (Figura 52) e destruído na desmoldagem possibilitou a obtenção da forma interna da peça . Figura 51 Figura 52 A cavidade da caixa de macho (Figura 53) e, conseqüentemente, o macho (Figura 39 INl:IAÇÃO à Fundição 54) têm dimensões diferentes das da forma interna da peça usinada, pois na construção da caixa de macho considera-se também a sobre espessura de usinagem, a contração linear, a saída e as marcações. ,/ ·"' J ---1--....... , / I' ...--.--....... ,/ ... ;' .,,/ ,/ ,.._,..~ .... ·'/'/ Figura 53 Figura 54 Os modelos e as caixas de macho utilizados em moldação manual são, geralmente, construídos com madeira, mas outros materiais como resina sintética, gesso, isopor e metal podem também ser empregados na confecção de modelos e caixas de macho. 40 • • • • • • • • - • .., _, ... ... ... _, .., -9 .., _, ..., .., _, .., .., .. -s .., ., .., .., ..., -tt .., -., .., .., 111119 1119 .-9 .., .., 11118 ..., .. ... .... ... .... ... ... ..... ..., ~ 4. CANAIS E MASSALOTES Para a confecção de um molde, é preciso que se tenha o modelo correspondente à peça a ser obtida, as caixas de macho necessárias e os elementos de modelo dos chamados canais de enchimento e massalotes . 4.1 Canais de Enchimento O sistema de canais de enchimento é formado pelos condutos por onde passa o metal líquido que vai preencher a cavidade do molde. Este sistema de canais deve ser dimensionado de tal forma que o metal líquido limpo preencha a cavidade do molde a uma dada temperatura e durante determinado intervalo de tempo, a fim de conseguir peças sãs. A Figura 55 apresenta um sistema de canais de enchimento onde se indicam os diferentes elementos que o compõem . F un 11 ---- • 1 ~ ~1emo O<! •eti ncào ... ano <te t do escónos ---1 d1str bu1ç~ i '\ ~ ?J__r--;---------1 \ c:::::J ~ =1 Pe do conol de desc1Co ~--- o AtogtJe Pec.o Figura 55 -H ,, ,, ... INl:IAÇÃO à Fundição ~~~--~~----~~~----------------~' O metal líquido vazado no funil, que se situa na superfície do molde, desce até o níveldo canal de distribuição. Deste, o metal passa, através dos ataques. à cavidade correspondente à peça. Utiliza-se a câmara ou sistema de retenção de escórias para assegurar o enchimento da cavidade com um metal limpo. 4.2 Massalotes O metal líquido é vazado na cavidade do molde a uma temperatura superior à temperatura de início de solidificação, isto é, vaza-se o molde com metal sobreaquecido. A diferença entre a temperatura de vazamento e a de inicio de solidificação corresponde ao valor do grau de sobreaquecimento do metal líquido no instante do vazamento. Após o enchimento do molde, ocorre resfriamento do metal em três etapas: • da liga no estado líquido; • da liga durante a sua solidificação; • da liga no estado sólido até a temperatura ambiente, sendo que cada uma destas etapas é, geralmente, acompanhada por uma contração do metal. Imediatamente após o vazamento de um molde, tem-se a cavidade completamente preenchida por metal líquido (Figura 56) que inicia seu resfriamento com uma conseqüente contração. """' """' .... ..... --... .,.. .,,. ... ... .. ... ... ... ... ... ,,,.. -- --... .. ... .. ... ... ... ... .. .. .. .. ~ ... --_. ... -... - - -,.. -- -42 ,. -- -!9 llllf ~ ~ ~ .. .., ., ..., .. ., .., .., .., ~ ~ ~ 111!9 ~ ~ ~ .., .., ., ~ ., ., 119 li!) l!t ~ .., .., .., ~ .. .. .. "" ~ "" l!f ~...---· ----·--.,---- .... ' ;· ----~r~ Figura 56 As partes mais finas solidificam-se antes que as mais espessas. Numa mesma seção, a solidificação progride da periferia para o centro da peça e uma certa quantidade de liga líquida fica envolvida por metal já solidificado (Figura 57). Devido à contração desse líquido restante, ao terminar a solidificação da peça nota-se uma cavidade em seu interior, isto é, tem-se um rechupe (Figura 58). . -. .. . .... : ~. ..... • . .. :.'.· .. :;·:·,:·.: :· ;: ..... ·· Figura 57 ' . _, Figura 58 -B • INl:IAÇÃO à Funóição ---f!!!"' t!!"' ~--~--------~-----------------------------------..- Com o resfriamento até a temperatura ambiente, ocorre contração da peça no estado sólido, tendo, como conseqüência, o aparecimento de uma folga entre as paredes da cavidade do molde e a superfície da peça (Figura 58). Portanto, devido à contração, obtém-se uma peça com rechupes, superfície irregular e dimensões incorretas, isto é, obtém-se uma peça defeituosa. Para conseguir uma peça sã é necessário compensar a contração. Para compensar a contração que se processa durante o resfriamento no estado líquido e durante a solidificação, é necessária uma reserva de metal líquido, adjacente à peça, chamada massalote. 4.2.1 Mecanismo de Formação de um Rechupe Após o enchimento do molde, inicia-se a solidificação do metal com a formação de uma casca de metal sólido (Figura 59) cuja espessura aumenta progressivamente (Figura 60). O metal líquido resfria-se e tem sua contração compensada por metal proveniente do sistema de canais. ~t'!PfOi l1qu11jC . _,,( ·~ , . -- •..s . .:-""lL.~.~:;.::~. -·~ . ---.- Figura 59 , L_ l . . 1 --. ·. '- ~- ) ! J' ,,. @li' - -.... fl!!/a W!!"' .... --... ..... ... ... --.. .... ... .. .... ... - -.. ... .... .... ... .. ... ... ... .. .. .. ... .... ... ... ... ... .. ... -.. ~ ~ ~ .... .., "" ., -' .. "" .. .. m!t ... ... ... .,, """ ""' lll!!i .. .. .. 11!1 .. .. ... ... ... .. ... ... ... ,,,, "" ,,. ... .. ... .. .. .. .. .. - .. .. ... . . . ' J·.~·--~--l ·--~·-· ,/ ·:. ... j • - 1 r - ....... i'': . L._.':_ ....... :... _. ::.. . .. .. -~ . , ! - 1 ) . / .. ' l ! .. --- -··--·-····; Figura 60 A partir de determinado instante, ocorre a solidificação do ataque N, isolando no interior da peça uma certa quantidade de metal líquido (Figura 61) que se solidifica e contrai (Figura 62). Figura 61 ., :;e r-r- · - ·--j .:._. \ -, 1 ·--··-··-_____) .. ·•. • 1 . -~---- ----·-.. -·1_. ___ ....... --· --- __ : : -- i L,/ . . __ _j Figura 62 Quando a solidificação termina, constata-se a existência de um rechupe (Figura 63), pois a contração ocorrida até então não foi compensada pela chegada de mais metal líquido, isto é, a peça não foi alimentada . ~ ~ d INl:IAÇÃO à Furnfição ~~~~~~~--~----~--------------------~~-----"'- ~// / .(R)/, / .· ~~/ . Figura 63 4.2.2 Objetivo do Uso O massalote é uma reserva de metal líquido, adjacente à peça, cujo objetivo é fornecer metal líquido para compensar a contração no estado líquido e durante a solidificação, isto é, alimentar a peça a fim de evitar a formação de rechupes. Um massalote adjacente à parte da peça que se solidifica por último, ou seja, adjacente ao ponto quente da peça deve deslocar este ponto quente (Figura 64) de maneira que o rechupe seja formado no massalote (Figura 65) e não na peça. Figura 64 Figura 65 Nas operações de acabamento, separa-se da peça o sistema de massalotes e o sistema de canais e obtém-se a peça sã, bruta de fundição (Figura 66). r-/ / / / / Figura 66 46 "" ~ - ..... - "' - "" "" - - 'liiil' .. .. - - - ..... -- -- - -- - .... -- '!I ~ --,.. -~ '!li "!!!' 111!9 -~ ~ ff!!A '!!!' I!!' I!!' I!!' fl!!' li!!' f!!' ~ ~ .. ,,.. -., .. ~ .., -'!t ~ ..... ~ m!f .. .. ... ... .., -9 ... ~ ... .... ~ ~ ... .... ... ~ ... -.. ..., _, ... ... _.. """' """ .... ... .. .... ..,. ... ... _. ... ... -" ... .... """' Para alimentar uma peça, de maneira satisfatória e econômica, o sistema de alimentação, isto é, os massalotes devem atender as seguintes exigências: • local izar-se junto às partes da peça que se solidificam por último; • solidificar-se depois das partes da peça que eles têm que alimentar; • conter quantidade de metal líquido suficiente para compensar a contração das partes da peça a serem alimentadas; • atuar com pressão máxima durante todo o período de solidificação da peça; • ter o menor volume possível a fim de reduzir o custo. 4.2.3 Formas Os massalotes podem ser classificados em: • massalotes diretos e massalotes laterais; • massalotes abertos e massalotes cegos; • massalotes lineares e massalotes aneliformes . Classificam-se como massalotes diretos os que possuem seção de ligação numa superfície superior da peça e como massalotes laterais aqueles cuja seção de ligação situa-se numa superfície lateral da peça. Massalote aberto é aquele cuja cavidade comunica-se com a atmosfera e massalote cego é o que possui cavidade que não atinge a superfície da caixa superior. As Figuras 67, 68, 69 e 70 apresentam, respectivamente, as formas de um massalote: • direto aberto; • direto cego; • lateral aberto; • lateral cego . INl:IAÇÃO à Fundição Figura 67 Figura 68 .---·--..... ('li~ 1 J ..__ __ .....,- _· ,~I Figura 69 Figura 70 Massalote linear (Figura 71) é o que possui uma seção de ligação que se .estende ao longo de uma face da peça. Massalote aneliforme (Figura 72) tem a forma de um anel e sua seção de ligação acompanha a forma da peça. Figura 71 48 -... .- ,,,.. .- .- ... .- ... ,,,. ,,,,. .. -- --....- .- ,,,. --... .- ,,,,. -- - - -,,,. .. -.. ... .... -... .. -,,,.. ,,.. - - - - - - -.. - ..., ..., ..., 1111!9 _, ~ ~ mi§ ... -!9 .., ... .... ... .., .., ..., -!.t .. _, ~ ~ _, -.. ~ .., _, ... _, .-;t ~ _, .-., .... ..... ...., ..., ...... _, _, .... .... ~ ... ,... ~ .... ~ ...., ..-.e Figura 72 4.2.4 Solidificação Dirigida Uma peça fundida possui seções de diferentes espessuras. Normalmente, as partes mais finas solidificam-se antes que as mais maciças e, dessa forma, uma parte mais maciça alimenta as partes mais finas que lhe são adjacentes. Por isso, o massalote deve localizar-se na parte da peça que se solidifica por último, pois esta não é alimentada por nenhuma outra parte da peça. Portanto, a ordem de solidificação das diferentes seções de uma peça deve ser das mais afastadas para a mais próxima do massalote, isto é, deve-se ter uma solidificação dirigida da peça para o massalote . A Figura 73 apresenta uma peça que possui seções com três espessuras diferentes. Em cada uma das seções traçou-se um circulo inscrito. Quanto menor o diâmetro do círculo inscrito mais rapidamente solidifica-se a seção correspondente . Como d 1 > d2 > d3 , a ordem de solidificação é: • seção C; • seção B; • seção A. A seção C é alimentada pela seção B e esta pela seção A. Para evitar a formação - INICIAÇÃO à Fumfição de rechupe na seção A, o massa lote M fornece-lhe metal líquido desde o final do enchimento do molde até o final da solidificação da peça. Tem-se, portanto, uma solidificação dirigida da seção C ao massalote M. t / dl 1 \ / A o 'O Õ> .:: ·~ d2 -\, ..:: ./ "O o 8 V> ' / e Figura 73 Na peça da Figura 74, tem-se d1 > d2 e d2 e d2 < d3• A ordem de solidificação das diferentes seções é: • seção B; • seção C; • seção A. 50 -- -- • .. .. .. .. -@li .. '1!!1111 • .. .. .. ... .. -~ "1!111 t!'ll ... --..., ill9 il!!f ~ .., ml!f lll!f ml!f 91!9 .., 99 .., ~ 9!f mll!f ml!f --.... --.. ... _. ,,., .., -.., .., ... ... .... _, .,,,, ,,., ""' ,,,. .., ,,,,. ... .,,,, _, .,, .. _, ,., ... _, .. ... INEIAÇÃO à f1nlção A seção A é alimentada pelo massalote M e a seção B pela seção A. Mas, como a seção B solidifica-se antes da C, esta não é alimentada, por isso, forma-se um rechupe R nesta última seção. Portanto, apesar da utilização de massalote não se evita a formação de rechupe na peça . / B e Figura 74 B /) \ ' R 51 INEIAÇÃO à Ftmdição Pode-se resolver a dificuldade apresentada na peça da figura anterior utilizando algum dos seguintes recursos: • mudança da posição da peça no molde; • uso de produto exotérmico; • uso de resfriador; • mudança da forma da peça. No primeiro caso, moldando-se a peça no sentido horizontal e alimentando a seção A com um massa lote M1 e a seção C com um massalote M2 (Figura 75) consegue-se dirigir a solidificação da seção B para cada um dos massalotes e evita-se a formação de rechupe na peça. '\ V L \'---fr-.--~---. -A -------8-----C---.,r Figura 75 Deixando inserida no molde uma plaqueta exotérmica, a nível da seção B, o contato do metal quente com o produto exotérmico libera calor e, como conseqüência, atrasa-se a solidificação da seção B para que a ordem de solidificação seja: • Seção C; • Seção B; • Seção A; • Massalote M. Em lugar de retardar a solidificação da seção B, pode-se acelerar a solidificação da seção C, a fim de obter a solidificação dirigida da seção C para o massalote M . 52 ~ .. -.. - - -~ -~ fl!" ... ... ... ... .. ... .. .. .. -.. ... .. .. .. .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... • .. • .. .. .. .. .. .. .. .. .. • .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... ... ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. Acelera-se a solidificação de determinada seção quando se intensifica a velocidade local de extração de calor, isto é, quando se usa resfriador . A Figura 76 ilustra a formação de casca de metal sólido quando: • emprega-se apenas o massalote M e forma-se rechupe na seção C; • uti liza-se plaqueta exotérmica para dirigir a solidificação e evita-se a formação e rechupe na peça; • utiliza-se resfriador para dirigir a solidificação e evita-se a formação de rechupe na peça . Figura 76 .. .- INl:IAÇÃO à Fundição .-~~--------------------------------------------~· .... Para obter solidificação dirigida da seção C para o massalote M, pode-se também alterar a forma da peça na seção B, prevendo-se uma sobre espessura de metal de ta l forma que se obtenha d1 > d'2 > d"2 > d3 (Figura 77). A B \ \ 1 \ M Figura 77 o "O O> .... "O -:g 1 o (/) ... ... , .... ... ... .. .. .. .. .. ... .. .... .... ... ... .. ... ... .. -- -.. --.. .. ... .. .. - -.. .. .. .. .. .. .. ... ... -.. .. 54 .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. ., .., .., .., ., ., ... ., ., ~ .., _, .., .., .., ..., ~ ..., _, ... .... ..., .... .... ... ... ... _. ... ... _,, .... ... ..., _,,. 5. AREIAS DE MOLDAÇÃO Os materiais utilizados na fabricação de moldes em fundição são, principalmente , areia e metal. Os moldes metálicos são empregados sobretudo, em fundição sob pressão e em fundição em coquilha . A grande maioria da tonelagem de fundidos é obtida em moldes confeccionados à base de areia, em moldação manual e mecanizada . Uma areia de moldação é constituída essencialmente por grãos refratários da areia-base e pelo aglomerante destes grãos. Há variedade tanto de areia-base como de aglomerantes . 5.1 Areia Sílico-Argilosa Sintética Entre as areias de moldação, uti liza-se mais comumente a areia sílica-argilosa sintética ou areia a verde, cuja areia-base é a sílica e cujo aglomerante é uma mistura de argila e água . 5.1.1 Areia-Base A sílica de densidade relativa igual a 2,65 funde-se a 1.725'C. Os grãos de sílica cacaracterizam-se pela forma, estrutura e dimensão. Quanto à forma, os grãos de sílica podem ser arredondados, angulares ou subangulares (Figura 78) e, quanto à estrutura, eles podem ser compactos ou aglomerados (Figura 79) . A determinação da forma e estrutura dos grãos é feita pela análise dos mesmos em microscópio estereoscópico . .,,,,. .,,.. .-INl:IAÇÃO à Fundição ~~~~----------------~--------------~-- Grãos arredondados Grãos subangulares Figura 78 Grãos compactos Figura 79 Grãos regulares Grãos aglomerados Quanto às dimensões, os grãos são classificados pelo tamanho médio dos de uma amostra uti lizada no ensaio de granulometria. O tamanho médio dos grãos é traduzido pelo índice ou módulo de finura da areia-base, calculado segundo o método de ensaio. Quanto maior o módulo de finura mais fina é a areia, isto é, menor é o tamanho médio dos grãos. Desta forma, uma areia de módulo 90 AFS é mais fina que uma areia de módulo 60 AFS. 5.1.2 Argila Argila é um material constituídopor silicatos de alumínio hidratados. A argila tem a propriedade de absorver água adquirindo plasticidade e coesão. Existem diferentes tipos de argi la. Em fundição, uti liza-se, geralmente, as bentonitas, sob a forma de partículas de dimensões inferiores a 0,02 mm, ou seja, 20 µm. 56 .- .- .- .- ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .,.. ... ... ... ... .. .. .. ... .. .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. ... .. .. ... ... .. .. .. .. .. .. ... ... .. .. .. .. ... .., .. ..., .., .... .. ... ... .. ... .. .. .. .. .. .. .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... .. ... ... ... ... .. ... .... Adicionando-se água a uma mistura de grãos de sílica e argila, esta absorve a água e, por ação mecânica, envolve os grãos de sílica ligando-os entre si , isto é, aglomerando-os. Uma areia assim preparada pode ser trabalhada, ou seja, utilizada na moldação. Uma areia nova preparada para moldação pode ter a seguinte composição: 100 partes de sílica 1 O partes de argila 3 partes de água . 5.1 .3 Produtos de Adição Além da areia-base, da argi la e da água, costuma-se adicionar à areia de moldação outros produtos, a fim de melhorar alguma propriedade da mesma . Existem diferentes aditivos para areia de moldação. Todos eles apresentam efeitos colaterais positivos ou não. Por isso, recomenda-se prudência em sua utilização. Como efeitos positivos - que ocorrem devido à utilização de produtos de adição - podem ser citados: • redução de reações entre molde e metal; • melhoria de acabamento superficial; • melhoria de resistência a temperaturas elevadas; • maior facilidade de desagregação da areia na desmoldagem . 5.1.4 Recuperação e Regeneração Tendo sido usada na confecção de um molde, uma areia sílica-argilosa é recuperada e regenerada para utilização posterior. Geralmente, após a desmoldagem, a areia: • encontra-se quente e seca; • apresenta torrões; • contém pedaços metálicos . INICIAÇÃO à FumliÇão A recuperação dessa areia consiste em eliminar os pedaços metálicos, quebrar os torrões, resfriar, se necessário, peneirar e estocá-la. Devido ao aquecimento da areia com o vazamento dos moldes, parte da argila é queimada, perde a capacidade de absorver água e, conseqüentemente, o seu poder aglomerante. A regeneração da areia recuperada consiste em prepará-la a fim de conferir lhe, novamente, as propriedades necessárias a uma areia de moldação. Isto é atingido ao acrescentar à areia recuperada uma quantidade de argila correspondente à queimada e água. Esses constituintes são misturados de maneira homogênea e, em seguida, a areia é distribuída na área de moldação. Se for o caso, introduz-se na regeneração o ou os produtos de adição. 5.1.5 Propriedades Como propriedades requeridas de uma areia de moldação, e principalmente, de uma areia sílica-argilosa podem ser citadas: • moldabilidade; • resistência mecânica; • permeabilidade. A moldabilidade é a propriedade que traduz a facilidade da areia em reproduzir todas as formas do modelo. A Figura 80 ilustra o enchimento de uma cavidade com três amostras de areia não socada. Observa-se que a areia da amostra a possui melhor moldabilidade que a areia das duas outras amostras. 5 ... .- .... ..... ... ... .... ... ... .. .. ... .. .... ... ... ... ... ... ... .... ... .... .... ... .. -.... ..... .. .. ... ... ... .. ... .. ... .... ... ... ... ... ... ... ... .. - .. ... .. .. ... ... .. -9 .., -9 .. 919 _, ..., .., ... .. .. .., .., .., -e ... _, .... ..., ~ _, ~ .., .... ..., .... ~ ... ... ~ ill4 .... .... ~ .... ..... i-t ~ ~ ..... ' t I' Q ... ' .. ·'._.1 b Figura 80 ~------- --i . r- __ J . ) L~- / Um aspecto dessa propriedade é a aptidão à socagem, que corresponde a uma compactação homogênea nas diferentes partes de um molde. A Figura 81 ilustra o comportamento de duas areias após socagem de mesma intensidade. Diz-se que a aptidão à socagem da areia a é melhor que a da areia b . . .. 1 ' L _ _, f~~-~·-i __________ t_-_- LI L __ -- l ___ ~[ IJ Figura 81 ] ___ ~ Resistência mecânica da areia é a sua resistência aos esforços de extração do modelo, manipulação do molde, colocação de machos e ao fluxo de metal durante o vazamento. A areia dos moldes a das Figuras 82 e 83 possui melhor resistência mecânica que a areia dos moldes b. Uma areia ideal deveria ser líquida, durante a moldação, para melhor reproduzir as formas do modelo; sólida, entre a extração 59 .... ~ ~ INICIAÇÃO à Fundição ---------------------------------------~ do modelo e a solidificação do metal vazado no molde; e compressível, após a solidificação, para não se opor à contração da peça que se resfria. l. .. '... ...... -; ... :....~-...... ~- ' (a) Figura 82 llI · -lr- --~·- .... -.. -1 ª~l L ___ n_ ___ J lT..I l 1 1 J -- - (e) Figura 83 1 ~ .. ,:. , • . ' ""-_;.,- ...... -~~.-....;;..- ...;......;'-'-""o4.> (b) (d) Com o enchimento dos moldes, gases provenientes: • do ar contido na cavidade; • da combustão dos produtos componentes da areia; • da evaporação da água da areia • do metal em solidificação não devem ficar envolvidos por metal, pois causariam defeitos nas peças. Para permitir a saída dos gases, a areia do molde deve ter boa permeabilidade (Figura 84). 60 ~ e- ... ... ... ... fl!"' ... ... ... .... .... --... ... .... .... .. ... .... ... .. .. ... ... .... .. ... ... .. ... .. .. .. .. .. ... ... ... ... ... .. ... .. ... ... .. .. .. .. .. ... .. .. .. .. .. .. ... ... ... .. .. .. .. .. .. .. .. ... ... ... --... -- --,... ,,.. _. 1 ... ---.. 1 ,,,,. 1 ... 1 ... 1 -- 1 _. _. ~ ... ... .... " _. Figura 84 5.1.6 Controles Para determinar as características da areia-base, a constituição de uma areia recuperada e as propriedades de uma areia pr~parada para a moldação são feitos ensaios e análises. Controla-se, assim, a areia de moldação. Quanto à areia- base, interessa determinar principalmente: • forma e estrutura dos grãos; • módulo de finura. Numa areia usada, recuperada, controlam-se geralmente: • o teor total em argila; • o teor em matérias voláteis; • a proporção de argila ativa, isto é, de argila não queimada. Numa areia preparada para a moldação, controlam-se geralmente: • a umidade; • a moldabilidade; • a permeabilidade; • a resistência à compressão e ao cisalhamento. 61 ... ... ... INICIAÇÃO à Fundição ~~~--~~--~~~~--~~----~~~~~~-=='-- 5.2 Outras Areias-Base Além da sílica, outras areias-base são empregadas em fundição, mas em menor escala, devido a seu custo mais elevado. A zirconita é um silicato de zircônio. Possui densidade igual a 4,7 e ponto de fusão 2.500'C. A cromita é constituída principalmente por óxidos de cromo e ferro. Possui densidade da ordemde 4,5 e ponto de fusão igual a 2.200'C. A olivina é um mineral constituído essencialmente por ortosilicato de magnésio e ferro. Possui densidade da ordem de 3,4 e ponto de fusão igual a 1.800'C . Apresenta uma coloração verde-oliva, razão de seu nome. A chamote é uma argila refratária calcinada, britada e classificada. A areia corindon é artificialmente obtida pela fusão de bauxita com baixo teor em sílica. É constituída por aproximadamente 95% Ab03. Possui densidade da ordem de 4,0 e ponto de fusão igual a 2.000'C. 5.3 Areias Especiais As areias de moldação não aglomeradas por argila e água são chamadas areias especiais. Entre as areias especiais utilizadas em moldação pode-se citar: • areia cimento constituída por sílica, cimento e água; • areia silicato de sódio - C02 em que a cura se dá ao gasar com C02 uma mistura constituída por sílica e silicato de sódio; • areia furânica constituída por sílica, resina furânica e catalisador; • areia Shell constituída por grãos de sílica cobertos por resina. Sua cura dá- se quando esta mistura é aquecida. 62 .... .... ... ... .... f!"' ff"' .. ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... .. ... .. .. ... .. .. .. .. .. ... .. ... .. ... .... ... .. .. .. .., .., .... ----.. .., .., ..., ~ mll!!f .-!I .-!I ~ ~ 1111!9 1111!9 ~ ~ .., ~ .., 99 .. ... ~ ., .., .., ., ., .. .., .., .., ., .., .. ll!f ll!f m!f ll!f 6. LIGAS UTILIZADAS EM FUNDIÇÃO As peças fundidas são constituídas por ligas metálicas. Uma liga metálica é um sistema físico-químico contendo mais de um elemento, sendo que pelo menos um deles é metal. As ligas metálicas utilizadas em fundição dividem-se em dois grandes grupos: • ligas ferrosas; • ligas não ferrosas . Ligas ferrosas são aquelas em que o ferro é o principal elemento da composição química. Para situar entre si as diferentes ligas, citam-se, a seguir, referências de: • composição química; • temperatura de fusão; • coeficiente de contração linear; • peso específico; • limite de resistência à tração; • alongamento após ruptura. Limite de resistência à tração e alongamento após ruptura são características mecânicas determinadas num ensaio de tração. Este ensaio consiste em tracionar um corpo de prova até à ruptura . O limite de resistência à tração é dado pela expressão: L - Lo e o alongamento após ruptura por: A = 1 x 100 Lº Nestas expressões têm-se: Fm carga máxima suportada pelo corpo de prova tracionado até a ruptura 8 0 área inicial da seção reta da parte útil do corpo de prova L0 distância inicial entre duas referências situadas na parte útil do corpo de prova 63 INICIAÇÃO à Fumfição Lr distância entre as mesmas referências após a ruptura O alongamento após ruptura traduz a capacidade de deformação do material. 6.1 Ligas Ferrosas As ligas ferrosas são classificadas em aços e ferros fundidos. Os aços e ferros fundidos comuns são basicamente ligas constituídas pelos elementos: ferro, carbono, silício, manganês, fósforo e enxofre. Quando são incluídos, voluntariamente, outros elementos ou algum desses em teores mais elevados, a fim de melhorar características físico-químicas ou mecânicas, têm-se aços e ferros fundidos ligados. 6.1.1 Aços fundidos ao Carbono Estes são aços comuns, isto é, aços que não apresentam elementos de liga . Como referência de composição química podem ser citados: Carbono 0,10 - 0,60 % Silício Manganês Fósforo Enxofre 0,10 - 0,50 % 0,30 - 0,80 % ~ 0,05 % ~ 0,05 % Ferro em teor necessário para completar 100% de liga. A temperatura de fusão dos aços carbono é da ordem de 1.500'C. O seu coeficiente de dilatação linear é da ordem de 1,8 - 2%, enquanto que o peso específico no estado sólido é de 7 ,9 kgf/dm3. As fa ixas de limite de resistência à tração e alongamento após ruptura são,respectivamente, da ordem de 400 - 500 MPa e 18 - 25 %. .. .. .. .. .. f!!9 .,. ~ e"" ,,. ~ ... .. ... .,.. e- ~ f1!IA ... ""' ... ... ... ... .. ... .... ... .... ..... - -... -.. ... - ""' ,,.. ... """ .. .. .. ~ i § e e ~ e ~ ~ ~ ~ f'64 ,.,. ,.,. ~ ,,.,. ~ ... 1 --' ,... ~ ~ ~ r-9 r-9 ... ... .. .. .. ... .. ... ... ,,,,,. ... ... .. .. ... ... .. .. 6.1.2 Ferros Fundidos Não Ligados Os ferros fundidos não ligados são constituídos pelos mesmos elementos que os aços carbono, mas com teores em faixas diferentes. Como referência de composição química citam-se: Carbono 2,40 - 3,80 % Silício Manganês Fósforo Enxofre 0 ,80 - 2 ,20 % 0,20 - 0,80 % < 0 ,30 % < 0,15 % Ferro em teor necessário para completar 100% de liga. Os ferros fund idos não ligados podem, ou não, apresentar carbono livre em sua microestrutura. Esse carbono livre, de coloração escura, chama-se grafita. Os ferros fundidos que não apresentam grafita são chamados ferros fundidos brancos e os que a apresentam são classificados segundo a forma dessa grafita, que pode ser: • lamelar (Figura 85); • esferoidal (Figura 86); • vermicular (Figura 87); • nodular (Figura 88) . - - - • • • • • 4t Figura 85 Figura 86 65 INICIAÇÃO à Fumfição Figura 87 Figura 88 A forma natural da grafita é a lamelar. O ferro fundido não ligado com grafita sob a forma de lamelas é denominado ferro fundido cinzento e representado por FC. A realização de determinadas operações no metal líquido, pouco antes do vazamento, promove a precipitação do carbono sob a forma de grafita esferoidal ou vermicular. Os ferros fundidos assim obtidos são chamados, respectivamente, ferro fundido com grafita esferoidal e ferro fundido com grafita vermicular. O ferro fundido com grafita em nódulos é denominado ferro fundido maleável. A fabricação de uma peça em ferro fundido maleável compreende, obrigatoriamente, duas etapas: • obtenção de peças brutas de fundição em ferro fundido branco; • realização de um tratamento térmico para tornar maleável o ferro fundido; como conseqüência ocorre a formação de grafita em forma de nódulos . Existem dois tipos de ferro fundido maleável: • de núcleo branco; • de núcleo preto. Tratamento térmico é um ciclo térmico a que são submetidas as peças no estado sólido. Um ciclo de tratamento térmico (Figura 89) consiste em: • aquecimento a determinada temperatura; • manutenção a essa temperatura durante certo tempo; • resfriamento. 66 ,,,., ,,,., ... - -~ ~ ~ ,,. .. ,,., ... - - -.-,,., ,,. - - -,,,. .- -t!!" -... ... ... ... .. -.. - -.. .... .. ~ .. ... .. ~ ... .... ... ... _, .... _, ... _, _, _, ... ... """' ... _. _,. .... _. ..... ,,,,. ~ ~ r-- ~ r--c ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ .... .... !-. .... TIº C ) - -----·--·---··- . - • ( h ) Figura 89 Os ferros fundidos maleáveis e os ferros fundidos com grafita esferoidal constituem os ferrosa fundidos "dúteis", pois apresentam alta dutilidade quando comparados ao ferro fundido cinzento e ao ferro fundido branco. A realização de tratamentos térmicos em peças brutas de fundição conduz à alteração de suas características. Nota-se, assim, que a composição química não é o único fator que determina as características de utilização de uma peça fundida, pois estas dependem de: • composição química; • condições de solidificaçãoe resfriamento; • condições de elaboração do metal líquido; • tratamentos térmicos. O quadro seguinte relaciona, a título indicativo, algumas características de ferros fundidos: Quadro 2 Ferro Temp. de Coef. De Peso LR %A Fundido fusão (Cº) contração específico (MP a) linear (%) (kgf/dm3) Cinzento 11 50 1 7,3 100-400 o Esferoidal 1200 1,2 7,2 380 - 900 2 - 15 Maleável 1300 2 7,7 350 - 700 2 - 18 INR:IAÇÃD à Fundição 6.2 Ligas Não-Ferrosas Ligas não-ferrosas mais utilizadas em fundição: • ligas de cobre; • ligas de alumínio; • ligas de zinco; • ligas de magnésio. 6.2.1 Ligas de Cobre As ligas de cobre são principalmente: • liga de cobre e estanho chamada bronze, contendo de 5 a 20% de estanho; • liga de cobre e zinco chamada latão, contendo de 1 O a 40% de zinco; • liga de cobre e alumínio chamada cupro-alumínio, contendo de 5 a 12% de alumínio. O quadro seguinte relaciona, a título indicativo, algumas características de ligas de cobre: Quadro 3 Liga Temp. de Coef. De Peso LR %A fusão (Cº) contração específico (MPa) linear (%) (kgf/dm3) Cu-Sn 950- 1050 1,2 - 1,5 8,8- 9,3 150- 300 5 - 30 Cu-Zn 900 - 1000 1,5 - 1,8 8,5 150- 700 10-20 Cu-AI 1050 1,4- 1,5 7,5 500 - 600 5 - 16 6.2.2 Ligas de Alumínio As principais ligas de alumínio são: • liga de alumínio e silício, contendo de 3,5 a 22% de silício; • liga de alumínio e cobre, contendo de 5 a 10% de cobre; • liga de alumínio e magnésio, contendo de 3 a 10% de magnésio: 63 • @!' ~ ~ ~ '!' " e' ~ t!' ~ f!' t!' f!!' fl!!' .. ~ ~ WI' .. ... .. .. .. .... .. .. .. .. .. .. .. .. .. fl"' .,. .. .,,. .. .- -~ --... --... ... -.. -.. .., _, ..., ... _. ..... _. _. .... ... ..... ... .... ..., ..., ... - -... ..., .. .. ., .. .., .. .., .., .. .. ... .. - - -.. .. .. .. .. INllAÇÃO ir.- • hga de alumínio e zinco, contendo 5% de zinco . O quadro seguinte relaciona, a título indicativo, algumas características de ligas de alumínio: Quadro 4 Temp. de Coef. De Peso LR Liga fusão (Cº) contração específico (MP a) %A linear(%} (kgf/dm3} AI-Si 650- 700 1, 1 - 1,3 2,6 - 2,7 100- 200 0,5 - 4 AI-Cu 600- 650 1,2 - 1,4 2,8 - 2,9 150- 300 0,2 - 5 Al-Mg 600 - 650 1,1-1,4 2,6 - 2,7 150- 200 4 - 7 Al-Zn 660 1,5 2,8 200 4 6.2.3 Ligas de Zinco As principais ligas de zinco são: • liga de zinco e alumínio, contendo 4% de alumínio, conhecida como liga ZAMAK; • liga de zinco e alumínio, contendo de 11 a 13% de alumínio, conhecida como liga ILZRO- 12; • liga de zinco, alumínio e cobre, contendo aproximadamente 4% de alumínio e 3% de cobre, conhecida como liga KAYEM . O quadro seguinte relaciona , a título indicativo, algumas características de ligas de zinco: Quadro 5 Liga Temp. de Coef. De Peso LR %A fusão (Cº) contração específico (MPa) linear (%) (kgf/dm3) ZAMAK 386 0,4 - 0,5 6,65 300 3-8 ILZR0-12 43,0 0,9 - 1,2 6,0 300 4 KAYEM 360 - 390 0,6 - 1 6,65 200 1 - 2 69 f1I""!_ ----fll""-_ INICIAÇÃO à Fundição ~------------------ ·--------------------------~-~ 6.2.4 Ligas de Magnésio As principais ligas de magnésio são: • liga de magnésio, alumínio e zinco, contendo de 5 a 10% de alumínio e de 0,2 a 3% de zinco; • liga de magnésio, zircônio e zinco, contendo de 0,4 a 1 % de zircônio e de 1 a 6% de zinco. Apresentam-se, a seguir, algumas de suas características, a título indicativo: • temperatura de fusão: 600 - 650'C • coeficiente de contração linear: 1,2 - 1,5% • peso específico: 1,8 :- 1,9 kgf/dm3 • limite de resistência à tração: 15 - 30 kgf/mm2 • alongamento após ruptura: 3 - 10% ....... _ -···· ~ ~ .... --.... .. ... ... tl!9 ,,.. .,.. ... ... ... ~ ,,. ,. ,,.. ,,.. .- .- ,,_ .. -.- .- - -.... a.- - - -.. .. - -... ""' .,,., ,,. -- ,,. -- .-!I .... ... ... .., .. .., _, .. .. -s .. _, ... _, _, .., .. ... ... .. ... .., .. ... .. ... ... .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... .. .. .., 7. FORNOS DE FUSÃO Os fomos de fusão utilizados em fundição possuem diferentes formas e fontes de aquecimento . 7.1 Classificação Segundo o Tipo de Aquecimento Segundo o tipo de aquecimento, os fornos de fusão podem ser classificados em: • fornos a óleo; • fornos a gás ; • fornos elétricos; • fornos a coque . A Figura 90 apresenta um forno de cadinho tipo poço, aquecido pela queima de óleo combustível e a Figura 91 mostra um forno de cadinho, tipo poço, aquecido pela queima de coque . Figura 90 Figura 91 . - ..... --- ....... / ''\ ' 1 • • l< ~· .... .- ti" INICIAÇÃO à Fumftção ~~~~--~-----------~--------------~--- 7 .2 Fornos Elétricos Os fornos elétricos dividem-se em: • fornos de resistência; • fornos a arco; • fornos de indução. Nos fornos de resistência, a passagem de corrente elétrica pela resistência aquece-a e esta irradia calor que pre-aquece, funde e sobreaquece o metal. A resistência pode encontrar-se no exterior (Figura 92) ou no interior (Figura 93) do forno. ~• ';!:11s te nc o .,.r _________ v-- Figura 92 Figura 93 Nos fornos a arco, cria-se uma diferença de potencial entre eletrodos de tal forma que haja a emissão de faísca elétrica ou arco que, pelas elevadas temperaturas atingidas, preaquece, funde e sobreaquece o metal direta ou indiretamente. A Figura 94 esquematiza um forno a arco direto e a Figura 95 um forno a arco indireto. l.Jrqo - metô11cc Figura 94 E. ,.., rodos 72 ... ... .. .. .. e- e- e- e- f!!"' ~ e- ~ e- ~ ~ t!9 f!.11 f!!ll f!!ll fl!"' .,,. .. """ ... ... ... .... ... ... .... ... .. .. .. .. .. ... .. fl!"' e- .. ""' .. -= ... ... ... .. ... ... .. ... .... .. ~ _, _, .... ... .... .... ... ... --... ..., _, ... .. ... ... .., ., ~ ~ ~ ~ ... ... .., ... .... 1 ~ ... 1 ~ ,... ~ ~ ~ ~ ~ .., Eletrodo 8ico oe vozcrnel"lô Me1_~··-·· tiq~ido \ \ Figura 95 Nos fornos elétricos de indução, a corrente elétrica alternada que passa por uma bobina gera corrente elétrica induzida na carga metálica que, por sua resistência elétrica, é aquecida, fundida e sobreaquecida. Os fornos elétricos de indução dividem-se em dois tipos: • forno de cadinho (Figura 96); • forno com canal (Figura 97) . 80 b• no elétr' co -····-----·· Figura 96 73 INlCIAÇÃO á Fumfição ~------~----~------------------------ Cgd nho Me tal l1qu1do Ccnol Figura 97 7.3 Cubilô Cubilô é o forno de fusão típico das fundições de peças em ferro fundido cinzento. Enquanto que os outros tipos de fornos de fusão podem ser utilizados para fund ir diferentes ligas, no cubilô funde-se apenas ferro fundido. O cubilô é um forno tipo coluna, ao longo da qual distinguem-se as partes: • pés-suporte do forno; • cadinho; • coluna propriamente dita; • chaminé. A Figura 98 esquematiza um cubilô comum. 74 ""' ... ... ... .. -... ... .. .- .. .. ... ... ... .. ... ... .. ,,,. ... ,,.. .- .- ~ ,. ,- ,. ,. -.: ... _, .... ... ...
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