Processos de Fabricação

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Processos de
Fabricação
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Introdução à fundição
Nesta seção, aprenderemos sobre os conceitos
iniciais de fenômenos que ocorrem durante a
fundição de um metal, sobre o
desenvolvimento das etapas do processo de
fundição, como fusão do material, fabricação
de molde, entre outros, e sobre o método de
fundição em areia verde.
Freepik 20172
Você foi contratado por uma empresa,
chamada F&A Fundição, muito conceituada no
mercado. Esta empresa produz ferros fundidos
em areia verde, mas precisa adaptar-se a um
novo segmento de produção de martelos de
cozinha em alumínio.
Seu maior desafio será o de definir se o
processo de fabricação desse utensílio
de cozinha é viável em areia verde. Para
isso, você desenvolverá toda a
metodologia de processamento
executando um projeto de fundição que
envolve a escolha do material e cálculos
para elaboração do molde a partir do
modelo e do massalote.
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A transformação de um líquido em produtos sólidos com dimensões e formatos desejados é
chamada de solidificação (CHIAVERINI,1995; ASKELAND, 2008; CALLISTER Jr., 2012). Tal
fenômeno só ocorre devido à cristalização, que consiste no aparecimento das primeiras células
unitárias, as quais servem como núcleos que dão origem aos grãos, formando, assim, a
estrutura típica dos metais (CHIAVERINI,1995).
iStock 20174
Como resultado desse processo tem início a
formação da dendrita, que se refere à expansão
de cada núcleo de cristalização com o formato
similar ao de uma árvore com seus ramos.
iStock 20175
Fonte: Elaborada pela autora.
A transição do estado líquido para o estado sólido de um metal a ser fundido só é possível
devido à ocorrência de alguns fenômenos. O fluxograma mostrado acima vai ajudar a
identificar essa progressão de maneira bem simples.
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Contração
Contração é a diminuição de volume que as peças sofrem durante a solidificação, que tem
seu início nas extremidades do fundido, onde a temperatura é menor. A solidificação segue
em direção ao centro da peça e quando termina ocasiona uma diminuição geral das
dimensões da peça solidificada, criando um vazio ou “chupagem”.
iStock 20177
Essa heterogeneidade é compensada pelo uso
dos massalotes, reservatórios de metal líquido
que também auxiliam na liberação de gases
que, quando retidos, podem formar bolhas no
interior das peças.
O sucesso da fabricação de produtos por
fundição depende da organização e do
bom desenvolvimento do projeto. Ao se
projetar uma peça para ser fundida, em
primeiro lugar deve-se considerar os
fenômenos que ocorrem na solidificação
do metal líquido, de modo que não
resultem descontinuidades no produto
final.
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Algumas etapas devem ser cuidadosamente elaboradas e desenvolvidas (CHIAVERINI, 1995).
Explore a galeria e veja como ele as descreve.
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Desenho das peças a serem fundidas: além dos fenômenos de solidificação
e de contração, esta etapa inicial deve levar em consideração a espessura
das paredes.
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O massalote, também chamado de
alimentador, é um reservatório do metal ainda
no estado líquido, fundamental durante o
processo de fundição, que retém o calor por
mais tempo e é a última seção a solidificar. Sua
função envolve compensar as contrações no
estado líquido e de solidificação dos metais,
garantindo assim que o molde seja preenchido
completamente e a peça produzida sem
defeitos dimensionais (KIMINAMI, CASTRO,
OLIVEIRA, 2013).
Projeto do massalote
Fonte: <https://goo.gl/gQXjPd>. Acesso em: 30 jun. 2017.
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A “zona de ação do massalote” corresponde à
parte da peça que solidificará por último.
O módulo de resfriamento da peça é
calculado com o volume da peça e a
superfície da peça que está em contato com
o molde.
O próximo passo é o cálculo do módulo de
massalote que também considera o fator de
segurança K, para que atue com pressão
máxima durante a solidificação.
Mp
Vp
Sp
Mp = VpSp
MM = K ×Mp
Fonte: <https://goo.gl/Qjz6jP>. Acesso em: 30 jun. 2017.
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1,09
Ferro fundido
cinzento
1,29
Aço baixo carbono
1,12
Bronze
1,20
Ligas de alumínio
O coeficiente de segurança do material K é dado pelos valores tabelados da relação entre o
fator de posição do massalote pelo tipo de liga. Clique nos botões para conhecer o fator de
segurança K para ligas fundidas em areia verde com massalotes de topo.
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Fundição em areia verde
A fundição em areia verde é o processo mais simples e mais barato de produção de peças a
partir de um metal líquido. Esse método consiste em compactar, manualmente ou com
máquinas automatizadas, uma mistura de elemento refratário, normalmente areia silicosa,
aglomerantes e um plastificante (SOARES, 2000).
iStock 201713
Areias para fundição
Também conhecidas como areias de moldagem, as areias de fundição devem ser refratárias, ou
seja, devem ser capazes de suportar as temperaturas do metal líquido sem que os moldes se
rompam (TORRES, 2004).
As areias e os aglomerantes precisam ser cuidadosamente escolhidos para garantir a
moldagem fácil, reprodutibilidade e segurança. Seu uso se dá em diversos tipos de fundição,
por exemplo, areia verde e molde permanente, sendo assim, são classificadas quanto: à origem,
que pode ser natural ou semissintética; ao uso (nova ou reciclada); ao emprego (molde ou
macho); e ao estado de umidade, se seca é estufada ou se úmida é verde (SOARES, 2000).
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