2 ¦ prova Leonel

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Questão 1 A) Explique com se dá o desenvolvimento da microestrutura interna resultante do processo de solidificação numa peça bruta de fundição. Explique qual a conseqüência deste fato para as propriedades da peça. Faça um desenho de uma situação (peça+molde) para complementar sua explicação.
R: O molde é projetado de forma que a solidificação avance em direção ao topo de peça, evitando-se a solidificação na região de abastecimento de metal, próximo ao canal de vazamento. Em função da direção do fluxo de calor através do molde, o sentido natural de solidificação e o crescimento dos grãos do material tem uma direção (cristalográfica) preferencial da borda para o centro do molde (solidificação direcionada). Como conseqüência, desenvolve-se uma microestrutura anisotrópica durante a solidificação, com diferentes morfologias resultantes deste processo.
 B) Explique por que uma peça bruta de fundição apresenta segregação química. Explique qual a conseqüência deste fenômeno para as propriedades da peça. Ilustre sua resposta com uma situação (peça+molde).
R: Em função da diferença de solubilidade de determinados elementos de liga e/ou impurezas entre o metal liquido e o solidificado, tem-se como conseqüência, uma distribuição ou repartição química não uniforme ao longo da peça fundida durante a solidificação, configurando uma micro ou macrosegregação. Alguns destes elementos/impurezas podem ficar segregados nos espaços interdendríticos, no interior dos grãos ou na ultima parte do fundido a se solidificar. Desta maneira, a segregação química favorece uma diferença de composição química entre o metal solidificado inicialmente e aquele final, resultando numa heterogeneidade e anisotropia química ao longo da peça, com conseqüente influencia nas propriedades mecânicas do fundido.
Questão 2 A) Descreva como e por que o alimentador num molde pode solucionar a presença de rechupe numa peça bruta de fundição. Faça um desenho de uma situação (peça+ molde) para complementar sua resposta.
R: Local de reserva de metal liquido no interior ou exterior do molde, que é disponibilizado continuamente para o interior dou determinado local de peça durante sua solidificação. Deve ser porsicionado de modo a se solidificar por ultimo para cumprir seu objetivo de encaminhar ou disciplinar o desenvolvimento da solidificação do metal no interior do molde temporário, para compensar a contração de solidificação e/ou presença do RECHUPE/VAZIO na peça. Este elemento não elimina o rechupe, mas faz com que ele fique fora da parte útil da peça ou lingote, ou seja, no alimentador.
 B) Apresente uma situação real em fundição que favorece a ocorrência de trincamento numa peça ainda no interior do molde. Ilustre sua apresentação (peça+molde), explicando por que este problema pode ocorrer.
R: Um exemplo são os gases. Caso os gases e óxidos formados durante o vazamento e solidifição fiquem aprisionados no material, o fundido apresentara porosidades e inclusões não metálicas, descontinuidades que influenciam as suas propriedades e seu desempenho em serviço. Pedaços de molde temporário ou macho que se soltam durante o vazamento, também podem gerar fefeitos no fundido.
Questão 3 A) Após fundição, uma peça bruta de fusão apresentou resistência mecânica relativamente alta na menor seção com relação restante da peça . Explique a causa de tal fato (desconsiderar revestimentos no molde).
R: A fundição estabelece uma estrutura primaria bruta de fundição, resultante do processo de solidificação e resfriamento do metal liquido no interior do molde, apresentando propriedades mecânicas desiguais, conferindo anisotropia estrutural a peça.
 B) Explique por que na fundição a quantidade de metal a ser usado num molde é maior do que aquela necessária para obtenção da peça real.
R: Durante a solidificação no interior do molde, ocorrem fenômenos associados à transformação de fase e resfriamento do fundido até a temperatura ambiente, que estão associados á contração de volume da peça.Considerando o aspecto metalúrgico, o modelo deve apresentar dimensões e/ou formatos acrescidos, de modo a compensar a contração sólida, no resfriamento.
Questão 4 A) Explique o papel desempenhado pela viscosidade do metal de adição na brasagem. Explique como se pode controlar esta propriedade durante a operação de brasagem.
R: Propriedade associada à velocidade de escoamento de um líquido ou fluido numa superfície. Na brasagem, o metal de adição deve apresentar viscosidade adequada no intervalo de temperatura de fusão e de operação do processo, para preenchimento rápido e completo da junta, antes da sua solidificação. O pré-aquecimento da junta tem influência na viscosidade do metal de adição liquido, pois esta propriedade varia com o inverso da temperatura. ( A temperatura inicial da junta deve ser tal que evite muita troca de calor com o metal de adição, mantendo-o líquido e menos viscoso o tempo suficiente para o preenchimento total da fresta ).
 B) Explique como a configuração da junta tem influencia na penetração do metal de adição em brasagem. Explique como manter a configuração da junta durante a operação de brasagem.
R: A distancia máxima(D) percorrida pelo metal de adição no interior da junta horizontal e dada por: D=(Tsup*a*(t/3v))^1/2. E a altura máxima(H) atingida pelo metal de adição no interior da unta vertical é dada por: H=(2Tsup/a*d*g). Onde: a=abertura da junta; g=aceleração da gravidade; t=tempo que o metal de adição permanece fundido; d=densidade; v=viscosidade do metal de adição; Tsup=tensão superficial entre o metal de adição liquido e a junta.
Questão 5 A) Explique, com 2 argumentos, por que as propriedades originais de materiais metálicos de base, que não se fundem, podem sofrer pouca ou nenhuma alteração, após brasagem.
R: Devido ao ciclo térmico de brasagem relativamente menos agressivo. Durante a operação de brasagem, as temperaturas máximas e os tempos de exposição aos quais a junta fica submetida, são mais baixos, pois os metais de adição têm temperatura/ponto de fusão relativamente menores que os materiais de base, favorecendo fusão rápida e por conseqüência uma menor agressão térmica á junta brasada.
 B) Na brasagem ocorre fusão somente dos metais de adição. Explique, com 2 argumentos, por que o nível de tensões térmicas geradas na junta brasada é relativamente baixo.
R: Em função da temperatura relativamente baixa na brasagem, comparativamente à soldagem por fusão e como o volume de metal de adição na junta é relativamente menor ( a abertura da junta deve ser pequena para favorecer o efeito capilar), as contrações de solidificação do metal de adição são minimizadas, induzindo a um nível baixo de tensões térmicas e menor distorção na junta brasada ( pouca ou nenhuma deformação ou empenamento ).
Conceitos:
Rechupe: Contração liquida + contração de solidificação: aparecimento de um vazio (também chamado de chupagem, vazio de retração ou cratera) na peça fundida, devido à contração volumétrica do metal liquido remanescente durante sua solidifecação. Sua posição na peça fundida depende da localização da ultima região a se solidificar, a nível micro ou macro.
Alimentador,canal de alimentação, massalote: Local de reserva de metal liquido no interior ou esterior do molde, que é disponibilizado continuamente para o interior ou determinado local da peça durante sua solidificação. Deve ser posicionado de modo a se solidificar por ultimo para cumprir seu objetivo de encaminhar ou disciplinar o desenvolvimento da solidificação do metal no interior do molde temporário, para compensar a contração de solidificação e/ou presença do RECHUPE.
Molde: Material de constituição do molde deve ter resistência mecânica e resistência à erosão suficiente para suportar a ação do calor e/ou pressão do metal liquido em seu interior, sem se desfazer ou deformar. Deve apresentar propriedades térmicas adequadas com relação á dissipação de calor, não gerar gases e facilitar a saída de gases.