FUNDIO__FORNOS_DE_FUSO

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I 
FUNDIÇÃO
PROF. DR. FRANCINÉ ALVES DA COSTA
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F.A.COSTA, DEM-UFRN - 2015.1
EQUIPAMENTOS DE FUSÃO
FORNOS
1- Cubilôs
2- Fornos diretos a combustível
3- Fornos a cadinho
4- Fornos elétricos a arco
5- Fornos de indução
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Seleção do Tipo de Forno
1- Liga fundida
2- Temperaturas de fusão e vazamento
3- Capacidade do forno
4- Custos de investimento, operação e manutenção
5- Considerações sobre poluição ambiental
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Cubilôs
Empregado apenas para a fusão de ferros fundidos
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Cubilôs
Empregado apenas para a fusão de ferros fundidos
Carga: ferro, coque, fundente e possíveis elementos de liga
Ferro → ferro-gusa e sucata (massalotes, canais de descida e demais canais que são removidos de fundidos anteriores).
Fundente → composto básico como calcário que forma a escória
Função da escória →proteger o metal da reação com o ambiente e das perdas térmicas
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Fornos Diretos a Combustível
Carga metálica → aquecida por queimadores a combustível localizados lateralmente no forno;
Combustível típico: gás nutural
Utilização → metais não ferrosos – ligas à base de Cu e Al;
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Fornos a Cadinho ou Fornos Indiretos a Combustível
Fusão do Metal→ não há contato direto do metal com a mistura combustível;
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Forno Cadinho - removível
Combustível típico→ óleo, gás ou carvão pulverizado;
Utilização →fusão de metais não ferrosos
	Bronze
	Latão
	Ligas de zinco
	Ligas de alumínio
Capacidade →limitada a centenas de kg.
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Forno a Arco Elétrico
Fusão da carga→ dois ou três eletrodos;
Consumo de energia → elevado;
Capacidade de fusão → elevada (25 a 50 ton/h);
Utilização principal → fusão de aço;
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Forno de Indução
Ambiente de Fusão→ pode ser controlado com precisão;
Resultado → metais fundidos de alta qualidade e pureza;
Capacidade de fusão → elevada (25 a 50 ton/h);
Utilizado → praticamente qualquer liga fundida que exija tais requisitos;
Aplicação mais comuns → fusão de aço, ferro fundido e ligas de alumínio
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Vazamento e Limpeza
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Etapas após a solidificação e remoção do fundido
1- Rebarbação;
2- Remoção do macho;
3- Limpeza da superfície;
4- Inspeção;
5- Reparo;
6- Tratamento térmico;
A extensão de tais etapas depende do processo de fundição e dos metais utilizados
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Qualidade do Fundido
1- Falha de preenchimento;
Causas típicas:
(a) Fluidez do metal fundido insuficiente;
(b) Temperatura de vazamento muito baixa; 
(c) Vazamento feito de forma muito lenta;
(d) Seção transversal do fundido muito fina;
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Qualidade do Fundido
2- Delaminação:
	Ocorre quando duas porções de metal fluem ao mesmo tempo, mas falta fusão das duas frentes por causa da solidificação prematura
Causas típicas: idêntica a anterior
3- Gotas frias:
Respingos durante o vazamento
Solução: procedimentos de vazamento e projeto de sistemas de canais que evite respingos
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Qualidade do Fundido
4- Cavidade de contração:
Solução: projeto adequado de um massalote
5- Microporosidade:
	Causado pela contração do final da solidificação do metal nos espaços entre a estrutura dendrítica.
	Está relacionado as ligas a larga diferença entre as temperaturas liquidus e solidus.
6- Ruptura a quente ou trinca a quente:
	Ocorre nos estágios finais da solidificação ou nos primeiros estágios de resfriamento, isto porque a contração do fundente é restringida devido a pequena deformação do molde.
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Qualidade do Fundido
Defeitos presentes prioritariamente em fundição em areia:
(a) Bolha:
	Causado: baixa permeabilidade, ventilação insatisfatória e elevada umidade na areia do molde.
	
(b) Microporosidade:
	Causada pela liberação de gases durante o vazamento.
(c) Erosão por lavagem:
	
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Método de Inspeção
1- Inspeção visual:
	Falha de preenchimento, delaminação e trincas superficiais de tamanho razoável;
2- Verificação dimensional: para garantir que as tolerâncias foram alcançadas;
3- Testes metalúrgicos, químicos, físicos e outros relacionados à qualidade do metal fundido
	Testes hidrostáticos: localização de vazamentos no fundido;
	 Métodos radiográficos: partículas magnéticas, uso de líquidos fluorescentes penetrantes e testes supersônicos – detecção de defeitos superficiais ou internos no fundido	
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Método de Inspeção
(c) Testes mecânicos: determinação das propriedades de resistência à tração e dureza;
Salvar o fundido: com soldagem, desbaste (retificação ou esmerilhamento) ou outro método de reparo;	
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Metais para Fundição
Ligas de Fundição Ferrosas: Ferro Fundido
 mais importante liga fundida;
Ferro fundido cinzento;
Ferro nodular;
Ferro fundido branco;
Ferro maleável;
Ferro fundido ligado
Temperatura típica de vazamento: 1400 oC dependente da composição;	
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Metais para Fundição
Ligas de Fundição Ferrosas: Aço
 Propriedades mecânicas o tornam um material de engenharia interessante;
Dificuldades da fundição do aço:
Ponto de fusão;
Intervalo de solidificação para aço de baixo-carbono: logo abaixo de 1540 oC → temp. vazamento 1650 oC;
Maior reatividade sob alta temperatura;
Baixa fluidez – limita o projeto de seções finas de componentes fundidos;
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Metais para Fundição
Características dos Fundidos em Aço
Resistência mecânica mais elevada (410 MPa);
Maior tenacidade;
Propriedades isotrópicas – diferente das peças fabricadas por conformação;
Facilidade de soldagem sem significante perda de resistência;
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Metais para Fundição
Ligas de Fundição não Ferrosas
Alumínio, magnésio, cobre, estanho, zinco, níquel e titânio;
Ligas de alumínio – consideradas de fácil fundição;
Ponto de fusão do Al puro: 660 oC;
 Temperaturas de vazamento para ligas de Al;
Propriedades atrativas para fundidos:
Baixa massa específica; vasta gama de propriedades alcançadas e fácil usinagem.
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Metais para Fundição
Ligas de Fundição não Ferrosas
Ligas de magnésio
São as mais leves;
Resistente à corrosão;
Elevada razão resistência-massa específica; e
Rigidez-massa específica.
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Metais para Fundição
Ligas de cobre: bronze, latão e bronze-alumínio
Propriedades relevantes;
Resistente à corrosão;
Boa aparência; e
Boas propriedades como mancais.
Alto custo do cobre limita sua utilização;
Aplicações: conexões para tubos, pás de hélices marinhas, componentes de bombas e joalheria ornamental.
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Metais para Fundição
Ligas à base de estanho:
As mais fáceis de fundir, pois o estanho tem menor ponto de fusão dos metais fundidos;
Propriedades relevantes;
Boa resistente à corrosão;
Baixa resistência mecânica; e
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Metais para Fundição
Ligas de zinco:
Usadas na fundição sob pressão;
Baixo ponto de fusão
Boa fluidez
Desvantagem
Baixa resistência à fluência; 
O fundido não pode ser submetido a tensões elevadas por longo tempo;
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Metais para Fundição
Ligas de níquel:
Elevada temperatura de fusão, dificultando sua fusão;
Boa resistência a quente e resistência à corrosão
Adequadas para aplicações sob alta temperatura: motores a jato e componentes de foguete, proteção térmica e componentes similares
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Metais para Fundição
Ligas de titânio:
São resistentes à corrosão;
Possuem elevada razão resistência-massa específica;
Possui alto ponto de fusão;
Baixo fluidez;
Propensão a oxidar em temperaturas elevadas;
Essas propriedades tornam difícil sua fundição e a de suas ligas
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BIBLIOGRAFIA
	O conteúdo deste material foi extraído dos livros: 
	BALDAM, R. L. “FUNDIÇÃO Processos e Tecnologias Correlatas”, 1ª Ed., Érica, São Paulo, 2013.
	GROOVER, M. P. Introdução aos PROCESSOS DE FABRICAÇÃO, 1ª ed., LTC, Rio de Janeiro, 2014.
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