Aula 03 Fundição por gravidade em molde de areia

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Aula 03 – Fundição por
gravidade com molde de
areia
Material para a aula:
• Aparato IFSC de fundição (caixa de moldagem, modelos
de alumínio e peças vazadas)
• Areias (shell, cromita, olivina...)
• Resina, catalisador, copo descartável e bastão de vidro
(teste gel time).
• Biela
• Material refratário do forno
• Escória
• Amostras com defeitos de fundição
Classificação dos Processos
de Fabricação
Com remoção de cavaco Sem remoção de cavaco
Usinagem Conformação
Mecânica
Soldagem
Fundição
Metalurgia do
Pó
Fundição por gravidade com Molde de Areia
Fundição por gravidade com Molde Permanente
Fundição por Injeção
Fundição com Cera Perdida
Fundição por Centrifugação
Fundição em Casca
Fundição com molde areia
Aplicações
Fundição com molde de areia
1. Projeto da peça
2. Projeto do modelo
3. Confecção do modelo (modelação)
4. Confecção do molde (moldagem)
5. Confecção do macho (macharia)
6. Fechamento
7. Fusão
8. Vazamento
9. Desmoldagem
10. Corte de canal
11. Tratamento térmico
12. Rebarbação
13. Controle de Qualidade
Etapas do processo de fundição
com molde areia
Deve-se evitar:
• Variações bruscas de secções
1. Projeto da peça
Deve-se evitar:
• Cantos vivos:
1. Projeto da peça
Deve-se considerar:
• Espessura mínima de parede: Paredes muito
finas não são bem preenchidas com o metal
líquido.
1. Projeto da peça
Deve-se considerar:
• Espessura mínima de parede:
1. Projeto da peça
Pode originar regiões de maior dureza.
Maior velocidade de resfriamento
Menor a espessura
1. Projeto da peça
Deve-se prever:
• Conicidade (1º a 3º )
O projeto do modelo consiste em pegar o
desenho da peça e dimensionar:
• Sobremetal;
• Considerar o volume de produção: modelo em
placa ou não (modelo solto).
2. Projeto do modelo
O projeto do modelo consiste em pegar o
desenho da peça e dimensionar:
• Contração do metal ao solidificar, ou seja, o
modelo deve ser maior que a peça;
2. Projeto do modelo
O projeto do modelo consiste em pegar o
desenho da peça e dimensionar:
• O sistema de alimentação (luvas e canal de
enchimento);
• O uso ou não de machos e resfriadores;
• A localização das luvas, canal de enchimento
e resfriadores;
Mas o que são luvas, canal de enchimento,
machos e resfriadores?
2. Projeto do modelo
Canal de enchimento
É por onde o metal líquido entra no molde.
2. Projeto do modelo
Luvas / Massalotes
São uma reserva de metal líquido que têm o
objetivo de compensar a contração líquida e da
solidificação além de prevenir a presença de
rechupes na peça.
2. Projeto do modelo
Luvas / Massalotes
2. Projeto do modelo
Luvas / Massalotes
Requisitos:
• O massalote deve solidificar depois da peça;
• O massalote deve estar posicionado sobre o
centro térmico da peça;
• O massalote deve conter volume suficiente
de metal líquido para compensar a contração
volumétrica da peça;
• Rendimento mínimo de 60%
2. Projeto do modelo
Resfriadores
Os resfriadores tem como função acelerar,
localmente, o resfriamento e solidificação de
peças.
O principal objetivo de utilizá-Ios no sistema de
alimentação é dirigir a solidificação, que
possibilita a eliminação de defeitos localizados.
2. Projeto do modelo
Resfriadores
Os resfriadores são classificados nos seguintes
tipos:
• Materiais granulados moldáveis (areia de
cromita e olivina);
• Metálicos;
2. Projeto do modelo
Uso de software.
2. Projeto do modelo
3. Confecção do modelo
Modelo geralmente é feito de madeira.
O molde é o dispositivo no qual o metal fundido
é colocado para que se obtenha a peça
desejada.
4. Confecção do molde
O molde é composto sempre por duas partes:
caixa inferior e caixa superior.
Utiliza-se desmoldante para facilitar a retirada
do modelo do molde.
4. Confecção do molde
Vídeo: Moldagem
4. Confecção do molde
1. Areia de base
Sílica, cromita, zirconita...
2. Agente aglomerante
Argila (bentonita)
3. Plastificante
Água
4. Outros aditivos
Pó de grafite, amido, etc..
1. Areia de base
Sílica, cromita, zirconita...
2. Agente aglomerante
Resinas polim. (furânicas, fenólicas.)
3. Outros aditivos
Óxido de ferro...
Fazer o teste de gel time.
Para que o processo de fundição ocorra de
forma adequada, o molde deve apresentar uma
série de requisitos:
• Suportar a ação erosiva do metal liquido no
momento do vazamento;
• Apresentar resistência suficiente para
suportar o peso do metal líquido;
• Gerar a menor quantidade possível de
gases, ou facilitar a fuga dos mesmos;
• Ser refratário;
4. Confecção do molde
4. Confecção do molde
4. Confecção do molde
Dispositivo que irá formar as partes internas
(vazios), furos e reentrâncias da peça.
5. Confecção do macho
Para entender melhor o que é uma
macho, vídeo: Permanent Mold Gravity
Cast Hollow Core Animation.mp4
Os machos podem ser feitos com vários tipos de
areias. O uso de cada tipo depende da precisão
dimensional, taxa de extração de calor e etc.
5. Confecção do macho
Nesta etapa ocorre:
• São colocados os machos;
• A pintura interna dos moldes e machos. Para
cada liga a ser vazada usa-se um tipo de tinta.
Materiais com ponto de fusão maiores usam
tintas mais refratárias.
Vídeo: pintura
6. Fechamento
Nesta etapa ocorre:
• É juntada a caixa superior e inferior.
6. Fechamento
Vídeo: fusão MESL
7. Fusão
7. Fusão
Forno Cubilô
O forno cubilô trabalha com ferro-gusa, sucata
de aço, calcário, Fe-Si, Fe-Mn e coque, como
combustível.
7. Fusão
Forno a indução
O refratário tem vida
útil.
Regularmente deve-se
refazer a biqueira.
7. Fusão
Forno a arco voltaico
Tem alta eficiência energética.
7. Fusão
O vazamento do molde é realizado com o auxílio
de panelas que transportam o metal líquido do
forno até os moldes.
8. Vazamento
Vídeo: vazamento e vazamento 2
Por que tem pesos encima do molde?
8. Vazamento
O tempo para iniciar a desmoldagem depende
da liga metálica, tamanho e espessura da peça.
O processo pode ocorrer de forma manual o
mecânica.
9. Desmoldagem
10. Corte de canais
11. Tratamento térmico
12. Rebarbação
13. Controle da qualidade
13. Controle da qualidade
Teste seu conhecimento
1.Coloque as operações a seguir na sequência correta. Para isso
numere os parênteses de 1 a 8.
a) ( ) Juntar a caixa-tampa e a caixa-fundo e prendê-las com
grampo.
b) ( ) Desmoldar.
c) ( ) Moldar caixa-tampa com canal de descida e massalote.
d) ( ) Abrir canal de distribuição na caixa-fundo.
e) ( ) Vazar o metal líquido.
f) ( ) Moldar a caixa-fundo com o modelo.
g) ( ) Abrir o copo de vazamento na caixa-tampa.
h) ( ) Retirar canais e massalotes.
Defeitos de
fundição
Desprendimento de gases/bolhas
Defeitos de fundição
Desprendimento de gases /bolhas
Para evitar o desprendimento de gases adiciona-
se Al no aço.
Contudo o nível de oxigênio na liga deve ser
baixo também, para isso adiciona-se Si e Mn no
forno para desoxidar o banho metálico pois forma
óxidos sólidos – SiO2 , MnO2 e Al2O3.
Desta forma impede-se que o oxigênio dissolvido
no ferro reaja com o carbono formando gases CO
e CO2, responsáveis pela produção das bolhas.
Defeitos de fundição
Sinterização de areia
Ocorre devido a temperatura excessiva do metal
líquido que sinteriza os grão de areia na peça
quando o metal entra em contato com o molde.
Peça sinterizada
Defeitos de fundição
Solda fria
Ocorre devido a temperatura muito baixa do
metal líquido.
Amostraconcha
Defeitos de fundição
Caixa vazada
Esse defeito é devido ao mau fechamento entre a
caixa superior e inferior.
Para evitar isso deve-se fazer um treinamento com
os funcionários deste setor.
Defeitos de fundição
Trincas
As trincas frias são provocadas pelas tensões
que surgem durante o resfriamento, causadas ou
pela resistência do molde ou por restrições à
contração de seções mais delgadas ou por
seções mais espessas que se resfriam mais
lentamente.
Essas trincas estão relacionadas com a
geometria da peça e ao projeto do sistema de
fundição
Defeitos de fundição
Rechupe
Defeitos de fundição
Rechupe
O uso de massalotes é um dos artifícios usado
para evitar a surgimento de rechupes.
Defeitos de fundição
Inclusão de areia
É quando grãos de areia são desprendidos do
molde no processo de vazamento e que ficam no
interior da peça.
Isso é extremamente prejudicial quando a peça
irá passar pelo processo de usinagem por pode
haver até a quebra do ferramental de usinagem.
Defeitos de fundição
Fundação: Roberto Marinho, Mecânica – Processos de
Fabricação. 1 ed. São Paulo: Globo, 2000.
Referências