Relatorio de pesquisa TMI - moldação por centrifugação 8V - Final

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Tecnologia Mecânica I 
Processos de Moldação 
Relatório pesquisa - Moldação para centrifugação
Docente: Joao Ribeiro
Curso: Engenharia Mecânica
Aluno(s): Camilia Barbosa nº 23290 , Miguel Vicente nº17572
Data: 10 de Março de 2019
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Índice 
Abstrat		 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 3
Introdução	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 4
Aspectos gerais 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 5
Fundição por centrifugação - Referência histórica	 	 	 	 	 	 	 6
Parâmetros de Processo	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 7
Processos de centrifugação 		 	 	 	 	 	 	 	 	 10
Conclusão 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 14
Bibliografia 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 15
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Abstract 
	 This report had as main objective to investigate, to explain and to understand the method 
of foundry by centrifugation.
	 The beginning of this report was to carry out a research on the process of foundry by 
centrifugation, organization of ideas and structure them so that the process of centrifugal casting 
is explained and understood in a simple way.
	 This development has resulted in the understanding and explanation of the various types 
of centrifugation processes, their advantages, disadvantages, costs and major metal alloys used 
in the process.
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Introdução 
	 
	 Este trabalho teve como principal objetivo pesquisar, explicar e compreender o método de 
fundição por centrifugação.
	 O início deste trabalho consistiu em efetuar uma pesquisa sobre o processo de fundição 
por centrifugação, organização de ideias e estruturar as mesmas de modo a que o processo de 
fundição por centrifugação seja explicado e compreendido de modo simples.
	 Este desenvolvimento resultou na compreensão e explicação dos diversos tipos de 
processos de centrifugação, as suas vantagens, desvantagens, custos e principais ligas 
metálicas utilizadas no processo.
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Aspectos gerais 
“A fundição não encontra paralelo com outros processos de conformação pelo fato de que, em muitos casos, é 
o método mais simples e económico e, em outros, o único método tecnicamente viável de se obter uma 
determinada forma sólida.”(V.Kondik)
	 De entre os processos de fabricação, a fundição se destaca por permitir a produção de 
peças com grande variedade de formas e tamanhos (ex.: sinos, âncoras, tubulações, implantes 
ortopédicos, bloco de motor, miniaturas); peças de extrema responsabilidade como as que se 
destinam à industria aeronáutica e aeroespacial (palhetas de turbina, por exemplo) e peças 
banais (bueiros, bancos de jardim). 
	 A produção pode ser unitária (jóias, implantes e peças artísticas) ou por série, voltada 
principalmente para as indústrias mecânica e automobilística. 
	 É lógico que toda essa variedade é obtida não com um único processo, e sim 
escolhendo-se de entre os processos disponíveis o que melhor se adapta às exigências do 
cliente, e produzir o lote encomendado com o mínimo custo dentro do prazo estipulado.
	 Neste trabalho vamos abordar o processo de fundição por centrifugação, que como o 
próprio nome indica é um processo onde o molde roda sobre um eixo que pode ser vertical ou 
horizontal. A força centrífuga decorrente é suficiente para que o metal não só não escorra, como 
para garantir uma macro-estrutura colunar praticamente livre de defeitos.
� � �
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fig.1.1- Produto fig.1.2 - M. C. horizontal fig.1.3 - Industria de Fundição
Fundição por centrifugação 
Referências históricas 
	 O processo de fundição por centrifugação foi inventado por Alfred Krupp e foi patente 
original da AG Eckardt em 1809 que revelou a compreensão dos pricipios básicos envolvidos.
	 No seu inicio este processo foi usado para o fabrico de rodas ferroviárias em aço fundido.
	 
	 O processo de centrifugação de metais caracteriza-se 
por vazar o metal líquido em um molde giratório em elevada 
velocidade de rotação conseguindo assim formar uma peça 
metálica. A velocidade de rotação de metal variara com o 
vazamento da liga, o tamanho e forma de ser fundido.
	 Este processo foi adaptado especificamente para a 
produção de peças cilíndricas e elimina a necessidade de 
portas e núcleos. O processo é tipicamente inadequado para 
geometria que permitam um fluxo de passagem linear de 
metal.
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figura 1.4-Alfred Krupp 
Parâmetros do processo 
1.Velocidade de rotação:
	 A velocidade a usar no molde é um aspeto muito importante já que uma velocidade de 
rotação baixa iria resultar em vazamento ou escorregamento do metal no interior do molde. 
	 Uma grande velocidade de rotação pode resultar em tensões internas e possíveis espirros 
quentes. Uma velocidade que proporcionaria uma força centrífuga de 60 a 75 vezes a força da 
gravidade sobre moldes horizontais e 100 vezes a força da gravidade para moldes verticais é 
considerada a velocidade adequada. Se for utilizada uma velocidade adequada, haverá uma 
rápida solidificação com um mínimo de vibrações.
	 Considera-se no geral que a força centrífuga ideal situa-se entre 75 e 120G. Uma vez que 
esta força é função do diâmetro da moldação, também a velocidade de rotação deve ser 
calculada em função deste parâmetro.
2.Temperatura de processamento:
 
	 A temperatura de trabalho deve ser sempre acima do ponto de fusão do material a ser 
conformado para que haja melhor acomodação do material do molde. 
	 Por exemplo a liga de cobre (Cu) pode ser derramada à temperatura de 1090ºC podendo 
variar de 1010ºC a 1200ºC. 
	 
Tabela 1-Temperatura de Vazamento de Cu - Zn de acordo com o tipo de liga e sua expressar
Tabela 1.1- Temperatura de Vazamento para lidas para Cu Al de acordo com o tipo de peça
Tipo de secção (Espressura ) Temperatra de vazamento (ºC)
Ligas de 70 a 80% Cu Ligas de 62 a 70% Cu
Fina 1200-1100 1150-1050
Média 1100-1050 1050-1000
Grossa 1050-1000 1000-970
Espressura da Peça Temperatura de Vazamento (ºC)
Fina 1220
Média 1150
Grossa 1110
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3.Derramamento do metal:
	 A introdução do material no molde pode ser realizada por uma ou pelas duas entradas ou 
ainda por um canal de espessura variável. A velocidade de derramamento do material varia de 
acordo com o material utilizado e o tamanho da peça a ser produzida.
Tabela 2 - Pontos de fusão
4. Aspetos Operacionais:
 
	 Como em todos os processos de fundição existem vantagens e desvantagens, vamos 
enumerar algumas vantagens e desvantagens do processo em questão:
	 
Vantagens:
1. Baixo custo na produção;
2. Solidificação continua e direcional;
3. Bom acabamento;
4. Minimização / eliminação de sistemas de canais;
5. Possibilidade de utilização de grande variedade de tipos de metais;
Desvantagens:
1. Fabrico apenas de peças com geometria cilíndrica;
2. Tem um nível de segurança mais baixo do que outros processos de moldação;
3. Pequenas falhas podem ocasionar grandes defeitos no produto final;
4. Maior custo no processo.
5. Tipos de defeitos:
	 Neste tipo de processo de produção é preciso ter , em atenção determinados aspecto de 
qualidade.
	 Os defeitos podem ser relacionados à máquina, mas também podem estar relacionados 
ao processo.
	 Um número de defeitos ocorre em peças fundidas por centrifugação, que podem ou não 
ocorrer em fundição estática. Os defeitos podem estar relacionados a vazamento, temperatura, 
material ou revestimento.
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Liga Constituintes da liga/pontos de fusão
Bronze Cobre / 1.085 ºC Estanho 232 ºC
Ouro 18 quilates Ouro / 1.064 ºC Prata 962 ºC Cobre / 1.085 ºC
Aço comum Ferro / 1.538 ºC Carbono / 3.527 ºc
Latão Cobre / 1.085 ºC Zinco / 420ºC
Solda Chumbo / 327ºC Estanho / 232 ºC
Fissuras 
	 As fissuras são causadas pela retração longitudinal restrita durante o tempo de 
solidificação e arrefecimento. Essas rachaduras/fissuras são geralmente caracterizadas pela 
fratura em ziguezague na fenda.
Causas possíveis:
1.A fundição não está sendo arrefecida o suficiente antes da extração.
2.A velocidade de rotação é muito alta durante o períodode solidificação.
3.O diâmetro do furo do molde é irregular ao longo do comprimento do molde.
Fissuras Longitudinais 
	 Fissuras longitudinais são causados pela restrição do encolhimento livre na direção radial. 
Esses tipos de fissuras podem ocorrer devido ao seguinte:
1.A fundição não está sendo arrefecida o suficiente antes da extração.
2.A velocidade de rotação é muito alta durante o período de solidificação.
3.Vibração excessiva da máquina.
4.A taxa de vazamento é muito alta para peças fundidas de paredes espessas.
5.A temperatura de vazamento é muito baixa para peças fundidas de paredes finas ou muito alta 
para peças fundidas de parede espessa.
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figura 1.5-Fissura
figura 1.6 - fissura longitudinal
Processos de centrifugação 
	 Dentro da fundição por centrifugação temos dois tipos de centrifugação, a horizontal e a 
vertical. Dentro da fundição vertical temos sub-categorias como a fundição semi-centrifuga e 
fundição sob pressão devida à centrifugação. 
1.Fundição por centrifugação horizontal
	 O processo é usado para produzir peças que possuem um eixo de revolução horizontal. A 
produção baseia na força centrifuga gerada pela rotação de uma moldação cilíndrica que impele 
o metal em fusão contra a parede do molde para desta forma gerar a geometria que se pretende. 
Inicialmente este processo era usado na produção de ferro fundido cinzento de paredes finas, o 
ferro fundido maleável e tubos de ligas de cobre. Mais recentemente este processo é aplicado em 
todo o tipo de peças cilíndricas usadas em inúmeras industrias.
	 Os moldes têm arrefecimento por vaporização de água, cujos fluxos podem ser 
orientados de forma a obter-se uma refrigeração selectiva.
	 Os moldes podem ser classificar-se em permanente, em que englobam moldes de grafite, 
cobre e ferro fundido, e em moldes metálico de areia.
	 Uma máquina de fundição por centrifugação horizontal orienta-se na produção de uma 
peça fundida e se baseia em quatro características, para executar com precisão e de forma 
sistemática, características essas:
	 - A velocidade de rotação de moldação têm se ser regulares;
	 - A máquina tem de possuir uma forma de espalhar o metal em fusão na moldação 
rotativa;
	 - A velocidade de derramamento do metal deve ser constante, por forma a evitar 
variações na espessura da peça;
	 - A máquina deve permitir a extração da peça fundida.
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figura 1.7 -Fundição por centrifugação horizontal
1.1.Velocidade de rotação do Molde 
	 Para determinarmos a velocidade necessária de rotação e preciso ter em conta o 
seguinte:
	 A rotação do molde metálico é responsável, pela aderência do metal liquido nas paredes 
internas do molde, pela distribuição uniforme do liquido ao longo do molde e pela sabida da peça 
fundida:
� 
Legenda:
N - rotações por minuto
D - diametro interno do mode (mm)
E - espressura da peça (mm)
C - comprimento do molde (mm)
K - fator de ajuste da velocidade ( determinado na fabricação)
N =
D + E + C
1340
± K
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2. Fundição por centrifugação vertical 
	 O processo de fundição por centrifugação vertical é usado para produzir peças que não 
são simétricas e/ou cilíndricas. 
	 Os processos de fundição vertical divide-se em:
	 - Fundição centrifugação propriamente dita;
	 - Fundição semi-centrifugada
	 - Fundição sob pressão devida à centrifugação.
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figura 1.8- Fundição por centrifugação vertical
	 Fundição centrifugada propriamente dita, neste processo de fundição, a forma da 
superfície da peça deriva da própria centrifugação, sendo portanto cilíndrica e de espessura 
determinada pela quantidade de material vazado. É o caso dos tubos vazados por centrifugação, 
e que assim não necessitam de macho.
	 Fundição semi-centrifugada já este caso, a forma do fundido é dada essencialmente pela 
moldação e a centrifugação destina-se apenas a assegurar uma pressão superior do que a 
pressão devida à altura da coluna líquida estática (originada pelo peso próprio do metal). É o 
caso das rodas vazadas em fundição semi-centrifugada.
	 Processo esse representado na figura 1.9, seguidamente referenciado.
	 Fundição sob pressão devida à centrifugação distingue-se dos outros dois tipos pelo fato 
de o eixo de rotação ser exterior à peça.
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figura 1.9 - fundição semi-centrifugada
Conclusão 
	 Com o desenvolvimento deste trabalho conseguimos identificar quais as principais 
características, vantagens, desvantagens, variáveis e diferentes tipos de processos dentro da 
Fundição por centrifugação, seja horizontal ou vertical.
	 Chegamos à conclusão que é um processo muito limitado já que apenas podemos 
fabricar peças com geometria cilíndricas e esta é a principal desvantagem neste processo de 
fundição. No entanto como principal vantagem temos o baixo custo de produção.
	 Em todos os processos de fundição existem variáveis a ter em consideração, algumas 
variáveis são iguais outras nem por isso, como neste caso falamos de fundição por 
centrifugação, destacamos como variável única do processo a velocidade de rotação dos 
moldes. Não esquecer, porém, as outras principais variáveis como a temperatura de fusão das 
diferentes ligas a utilizar e a velocidade de derramamento do material.
	 Em suma, concluímos que para ter um resultado ótimo convém realizar um estudo prévio 
das ligas, variáveis e diferentes processos de fundição para que o resultado seja o desejado e o 
cliente fique satisfeito com a relação qualidade/preço, já que é o aspeto de mais procura no 
mercado.
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Referência Bibliográfica 
Fontes de informação:
http://www.directindustry.com/pt/prod/manoir-industries/product-197867-2007548.html
https://www.ebah.com.br/content/ABAAAeijAAD/apresentacao-centrifugacao
https://slidex.tips/queue/fundiao-3-23-2014-bibliografia-vantagens-do-processo-de-fundiao?
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http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM233/Conteúdos%20FUNDIÇÃO%20%20IIS%202018/
Aula%20Fundição%20por%20Centrifugação/Fundição%20por%20centrifigação%202017.pdf
https://en.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Alfred_Krupp#/media/
File:Friedrich_Alfred_Krupp,_portrait_by_Ludwig_Noster,_1896.jpg
http://www.directindustry.com/pt/prod/manoir-industries/product-197867-2007548.html
https://marketing.metaltek.com/smart-blog/what_is_centrifugal_casting_and_how_does_it_work
https://www.youtube.com/watch?v=o4vkUHb91H0
http://ccmcotulsa.com/visible-defects-hot-tears/
http://www.yourarticlelibrary.com/metallurgy/metal-castings/classification-of-casting-process-of-
metals-metallurgy/95827
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http://www.directindustry.com/pt/prod/manoir-industries/product-197867-2007548.html