Processo de Fundição de Metais

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Piauí - UFPI
Campus Ministro Petrônio Portela - Teresina
Centro de Tecnologia - CT
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais
Mestrando: MARCOS VINICIUS SOARES SENNA
Professora: Dra. ALUSKA DO NASCIMENTO SIMOES BRAGA
Teresina – PI
Dezembro de 2018
FUNDIÇÃO
INTRODUÇÃO
É um método de transformação dos metais e ligas metálicas em peças de uso industrial.
Tem como ponto de partida o metal líquido ou fundido, que é derramado no interior de um molde.
A peça adquire a forma da cavidade do molde, na forma definitiva ou será submetido a conformação mecânica
2
INTRODUÇÃO
As peças obtidas são utilizadas em equipamentos de transporte, construção, comunicação, mineração, agricultura, e na indústria em geral.
3
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação
Cristalização;
Contração de volume;
Concentração de impurezas ;
Desprendimento de gases.
4
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação
Cristalização:
Aparecimento das primeiras células cristalinas ou núcleos, com posterior desenvolvimento e crescimento dos cristais.
As dendritas formam-se em quantidades cada vez maiores até se encontrarem, o seu crescimento então, impedido pelo encontro das dendritas vizinhas vão originar os grãos e os contornos de grãos, que delimitam cada grão cristalino formando a massa sólida.
5
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação
Contração de volume:
Contração líquida – correspondente a diminuição de temperatura;
Contração de solidificação – corresponde à variação de volume durante a mudança do estado líquido para sólido;
Contração sólida – contração de volume já no estado sólido.
Representação esquemática do fenômeno de contração, com o vazio ou chupagem.
6
Durante a solidificação
chupagem
6
FENÔMENOS QUE OCORREM DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO
 O vazio ou chupagem podem ter a consequência: 
Aparecimentos de trincas a quente
7
CAUSAS:
As trincas aparecem devido as tensões internas,onde as partes que solidificam primeiro começam a retrair e exercem uma tração nas partes ainda não resfriadas
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação
Recursos adequados para eliminar os vazios nas peças, em lingotes ou nos moldes.
Dispositivo utilizado para controle de vazios em lingotes e peças fundidas.
Massalote – retém o calor;
Alimentador – ficará suprido de excesso de metal líquido.
8
Durante a solidificação
chupagem
8
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação
Concentração de impurezas
Isto pode ocorrer devido à segregação, durante o processo de solidificação. Em ligas, os elementos com mais baixo ponto de fusão se concentram no líquido, sendo assim, a última região a solidificar é mais rica nesses elementos
9
9
Desprendimento de gases.
Causam bolhas na superfície das peças ou lingotes.
Fenômenos que ocorrem durante a solidificação
10
ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO
11
PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
Fundição por Gravidade;
Fundição sob Pressão;
Fundição por Centrifugação;
Fundição de Precisão;
Fundição Continua.
12
FUNDIÇÃO POR GRAVIDADE
Processo de fundição no qual a massa fundida é despejada por uma entrada superior em um molde permanente de metal.
O seu espaço oco é preenchido unicamente pela força da gravidade.
Vantagens:
Alto rendimento;
Preenchimento pouco turbulento;
Permite realizar tratamento térmico e soldagem;
Menos operações de acabamento.
Desvantagens:
Elevado custo dos ferramentais;
Limitação em relação à geometria de peças.
13
FUNDIÇÃO POR GRAVIDADE
14
FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
Preenchimento rápido de matrizes metálicas com altas velocidades de injeção;
VANTAGENS:
Produção de formas mais complexas;
Alta capacidade de produção;
Produção de peças com pouca necessidade de acabamento;
Utilização da mesma matriz várias vezes.
DESVANTAGENS:
Dimensões limitadas;
Possível dificuldade de evasão do ar;
15
FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO
16
FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO
 Movimento de rotação que gera uma força centrífuga que impulsiona o metal líquido contra a parede até a solidificação.
VANTAGENS:
A flexibilidade do processo permite um vasto leque de aplicações a nível industrial, em que se destacam tubos, cilindros hidráulicos, colunas de edifícios, rodas.
DESVANTAGENS: 
A produção de peças através da fundição por centrifugação exige conhecimento e domínio profundo do processo, pois combina máquinas giratórias que operam com metal fundido,
17
FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO
18
FUNDIÇÃO DE PRECISÃO
Molde é obtido através de modelo consumível (normalmente cera) que possui características dimensionais iguais a peça que se deseja produzir.
VANTAGENS:
Utilizável para qualquer metal ou liga.
Altamente produtivo.
Elevada precisão dimensional.
Excelente acabamento.
DESVANTAGENS:
Elevado custo inicial.
Processo exige um rígido controle em todas as suas etapas para a garantia da precisão desejada.
Envolve alta tecnologia
Adequado apenas para grandes séries de peças.
19
FUNDIÇÃO DE PRECISÃO
20
FUNDIÇÃO CONTÍNUA
 Escoamento do metal líquido através de uma matriz de grafite ou cobre, formando longas barras metálicas.
VANTAGENS:
Controle e constância de propriedades físicas e geométricas de cada produto. 
O produto final tem melhor qualidade interna do que quando vazado em lingotes.
 Permite aumentar a produção de peças com poupança de energia.
DESVANTAGENS:
Elevado custo inicial.
Envolve alta tecnologia
Processo exige um rígido controle em todas as suas etapas
21
FUNDIÇÃO CONTÍNUA
22
TIPOS DE MOLDES
 Molde é o recipiente que contém as cavidades com a forma da peça a ser fundida e no interior das quais será vazado o metal líquido.
Os moldes podem ser:
Colapsáveis, produz uma ou conjunto de peças:
Areia, Gesso e Cerâmicos.
Permanentes, produz milhares de peças:
Aço, Ferro Fundido, Cobre, etc.
23
MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO
Moldes permanentes:
 Neste caso, os moldes são chamados de lingoteiras. Produzem peças semi-acabadas que passará por algum processamento mecânico.
(b), (c) e (d) Lingoteiras verticais.
24
MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO
Moldes permanentes:
Verticais - são empregados para fundição de lingotes de aço;
Horizontais – para metais e ligas não-ferrosas.
25
MOLDAGEM EM MOLDE METÁLICO
26
MOLDAGEM EM AREIA
O molde deve preencher uma série de requisitos:
a) Resistência suficiente para suportar a pressão do metal líquido.
b) Resistência à ação erosiva do metal que escoa rapidamente durante o vazamento.
c) Permeabilidade suficiente para que os gases gerados possam sair durante o vazamento do metal.
d) Refratariedade que permita suportar as altas temperaturas de fusão dos metais.
e) Possibilidade de contração da peça, que acontece durante a solidificação. 
27
CAIXA DE MOLDAGEM
Caixa superior e caixa inferior e os modelos são montados em placa.
Modelo em placa montada numa caixa de moldar. 
28
MOLDAGEM EM AREIA VERDE
É o processo mais simples e mais generalizado em fundições.
Consiste em compactar, manualmente ou empregando máquinas de moldar, uma mistura refratária plástica - chamada areia de fundição -, composta essencialmente de areia silicosa, argila e água, sobre o modelo colocado ou montado na caixa de moldar.
Confeccionada a cavidade do molde, o metal é imediatamente vazado no seu interior.
29
MOLDAGEM EM AREIA VERDE
Sequencia de operações de fundição em areia verde.
30
MOLDAGEM EM AREIA VERDE
31
32
 Introdução
Ao longo dos anos, nas minas da Panasqueira (Covilhã, Portugal) foram acumuladas montanhas de pedras (resíduos) extração de tungstênio sem qualquer aplicação. 
33
 Introdução
Foram feitas 2 composições (75 % e 85%) dos residuos foram consideradas e posteriormente avaliadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), seu comportamento como recipiente de metais não ferrosos, estudando tanto a área de contato quanto a zona de difusão térmica.
Os resultados mostram que resíduos podem ser usados​​como um componente principal na fabricação de moldes refratários para fundição de metais não-ferrosos na moldelagem em areia verde.
34
PARTE EXPERIMENTAL
A construção da caixa de moldação inicia-se com a colocação do modelo em poliestireno expandido numa superfície plana (metal ou madeira isenta de poros), aberto dos dois lados, com a função de formar um corpo de uma das metades da caixa de moldação. A areia refratária úmida peneirada é colocada sobre o modelo de modo a que se ajuste e compacte posteriormente mediante pressão
35
PARTE EXPERIMENTAL
36
MATERIAIS E MÉTODOS EXPERIMENTAIS
 
 Os materiais usados no fabricação do revestimento refratário (areia) da caixa de moldação foram resíduos de rochas (agregados), resultantes do processo de extração mineiral disponíveis numa grande quantidade de agregados xistosos estéreis,constituídos fundamentalmente por quartzo e grauvaques formados no período pré-câmbriana, contendo também vestígios de metais pesados (Cu, Zn, Mn e S)
37
MATERIAIS E MÉTODOS EXPERIMENTAIS
 
 O revestimento refratário para posterior fundição de bronze preparou-se misturando o pó (agregado fino moído da Panasqueira, “PAN”) com pasta cerâmica refratária branca comercial (SiO2), em duas proporções: 75% PAN e 25% SiO2; 85% PAN e 15% de SiO2. O teor de água misturada na areia (areia úmida) foi de aproximadamente 13%.
38
RESULTADOS E DISCUSSÃO
39
 Os ensaios de fundição, mostraram um bom desempenho estrutural. Não se produziram rupturas (fissuras) na areia de moldação (agregado PAN) da caixa de moldação durante o processo de fundição, em especial com a alimentação do bronze líquido.
40
 Durante o processo em que se verte o metal líquido para o interior da caixa de moldação constatou-se uma maior turbulência (maior número de bolhas) para a mistura de 75% de agregado fino PAN do que para a mistura de 85%. Pode concluir que a maior retenção de água numa mistura mais rica em agregado fino provoca um efeito mais negativo na interação do metal fundido e água
41
CONCLUSÕES
Com a análise elementar e mineralógica da composição do agregado fino da Panasqueira confirmou-se a hipótese inicial no que concerne ao elevado grau de refratariedade deste agregado, o que o faz ideal para a sua utilização tanto em usos cerâmicos como na fundição artística em processos de moldação a verde.
Conclui-se que o agregado fino obtido por moagem dos agregados da mina da Panasqueira utilizado nesta técnica de fundição não sofre transformações mineralógicas e físicas destacáveis,que prejudiquem as suas propriedades de plasticidade, compactabilidade e refratariedade.
Possibilidade do aproveitamento e da alta reutilização dos resíduos agregados das minas de Panasqueira contribuem para o desenvolvimento de uma indústria de reutilização e para a diminuição do impacto ambiental atual.
42
Referências
 
 R. Peralbo Cano, J.A. Durán Suárez, Reciclado de residuos procedentes de la elaboración de rocas ornamentales, 2007, Rocmáquina Storeroc.com. Reed Business Information S.A. Unipersonal. (http://www.rocmaquina.es/).
 R. Silva, M. Calvo Rebollar, Mineralogía de Panasqueira, Bocamina. Núm. Esp., 12-27 (1997).
 J.P. Castro-Gomes, C.S.R. Antunes, A.P. Silva, R.P. Cano, J.A. Durán Suárez, Valorização de Resíduos 14, 23-28 (2009).
 J.A. Durán Suárez, A. Sorroche Cruz, J. Rodrígue Gordillo, Fundidores 63, 31-38 (1998).
 J.P. Castro-Gomes, A.P. Silva, R.P. Cano, J. Durán Suarez, A. Albuquerque, J. Clean. Prod. 25, 34-41 (2012).
 J.A. Durán Suárez, J. Montoya Herrera, R. Peralbo Cano, A. Sorroche Cruz, J. Castro-Gomes, A.P. Silva, Utilización de residuos esquistosos-grauváquicos de las minas de Panasqueira (Portugal) en la formación de pastas cerámicas, ICEUBI – Int. Conf. Eng. UBI, Covilhã (Portugal), 2011 (CD-ROM).
 NORMAL 7/81 CNR-ICR, Assorbimento D´Acqua per Immersione Totale-Capacitá di Imbibizione, Roma, 1981, p.5.
 NORMAL 21/85 CNR-ICR, Permeabilitá al Vapor D´Acqua, Roma, 1985, p.5.
 J.E. Hernández Ruiz, E. Valencia Morales, E. Villar Cociña, J. Vega Leiva, Bol. Soc. Esp. Cerám. Vidrio 41, 253-258 (2002).
 J.A. Durán Suárez, Estudio de consolidantes y protectivos para restauración de material pétreo, Ed. Dpto. Mineralogía y Petrología Universidad de Granada, 1996.
 A.P. Silva, A.M. Segadães, D.G. Pinto, L.A. Oliveira, T.C. Devezas, Powder Technol. 226, 107- 113 (2012).
43