tixofundiÇÃo 253. r. caram - 2 processamento no estado semi-sÓlido fabricaÇÃo a partir de ligas...

TIXOFUNDIÇÃO

253

R. Caram - 2

PROCESSAMENTO NO ESTADO SEMI-SÓLIDO

FABRICAÇÃO A PARTIR DE LIGAS NO ESTADO SEMI-SÓLIDO (PSS OU TIXOCONFORMAÇÃO) CONCEITOS BÁSICOSPASTAS TIXOTRÓPICASAPLICAÇÕES

TIXOTROPIA: PROPRIEDADE EXIBIDA POR UM GEL DE SE TORNAR FLUÍDO SOB AÇÃO DE TENSÕES MECÂNICAS

R. Caram - 3

CONSISTÊNCIA

PODE MANTER A INTEGRIDADE E SER MANUSEADA COMO SÓLIDO

PODE FLUIR FACILMENTE QUANDO SUBMETIDA A TENSÕES

PASTA TIXOTRÓPICA:

R. Caram - 4

PASTA TIXOTRÓPICA

R. Caram - 5

PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO

Mecânicos(emprego de tensão

metal no estado sólido)

Metalúrgicos (emprego de temperatura

metal no estado líquido)

UsinagemFundição

Soldagem

Lingotamento

aplicada > ruptura aplicada < ruptura

Trefilação

Laminação

Extrusão

Forjamento

Metalurgia do pó

Taplicada < Tfusão Taplicada < Tfusão

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Mecânicos(metal no estado sólido)

Metalúrgicos (metal no estado líquido)

Usinagem

Soldagem

Metalurgia do pó

Fundição

Lingotamento

Trefilação

Laminação

Extrusão

Forjamento

PROCESSOS DE CONFORMAÇÃO hoje

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MISTURA DE SÓLIDO GLOBULAR + LÍQUIDO FRAÇÃO RELATIVA S/L

CONTROLÁVELREOLOGIA

Tixoconformação

PASTA REO OU TIXOFUNDIDA

CONFORMAÇÃO A PARTIR DE ESTADO SEMI-SÓLIDO

TIXOCONFORMAÇÃO

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TIXOFUNDIÇÃO

FUNDIÇÃO CONFORMAÇÃO A

PARTIR DE ESTADO LÍQUIDO

T

% BA

Tv

Tliq

Te

TRANSFORMAÇÃO S/L EM MOLDES

SOLIDIFICAÇÃO

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FUNDIÇÃO A PARTIR DE ESTADO SEMI-

SÓLIDO

T

% BA

Tv

Tliq

Te

FINAL DOS ANOS 80

REOFUNDIÇÃO

TIXOFUNDIÇÃO

D T

TIXOFUNDIÇÃO

R. Caram - 10

PASTA METÁLICA TIXOTRÓPICA

partículas sólidas globulareslíquido

R. Caram - 11

REOLOGIA DA PASTA TIXOTRÓPICA

PASTA COMPORTA-SE COMO FLUÍDO NÃO NEWTONIANO

VISCOSIDADE () É DEPENDENTE DA TENSÃO () E DA TAXA DE DEFORMAÇÃO () APLICADA

FLUÍDO NEWTONIANO:

VISCOSIDADE INDEPENDE DA TENSÃO E DA TAXA DE DEFORMAÇÃO APLICADA.

EX: ÁGUA.

) e (f

R. Caram - 12

FLUÍDO TIXOTRÓPICO NÃO NEWTONIANO SOB BAIXAS TENSÕES

MECÂNICAS COMPORTA-SE COMO SÓLIDO (ALTA VISCOSIDADE,

MESMO PARA fL = 0,4) SOB ALTAS TENSÕES

MECÃNICAS COMPORTA-SE COMO LÍQUIDO (BAIXA VISCOSIDADE,

MESMO PARA fL = 0.6) ALTA VISCOSIDADE

PERMITE FLUXO LAMINAR DURANTE O PREENCHIMENTO DE MOLDES

Visc

osid

ade

Apa

rent

e, P

a.s

Fração Sólida, fS

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MICROESTRUTURAS DA LIGA 2024

TIXOFUNDIÇÃO

FUNDIÇÃOCONVENCIONAL

(DENDRITAS)

MICROSCOPIA ÓPTICA MICROSCOPIA ELETRÔNICA

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TIXOFUNDIÇÃO

Al-7,0%Si (em peso)

ESTRUTURA FUNDIDA ESTRUTURA TIXOTRÓPICA

R. Caram - 15

TIXOFUNDIÇÃO

Al-6,0%Cu (em peso)

CONVENCIONAL

TIXOTRÓPICA

R. Caram - 16

ESTRUTURA 3D DE PASTAS TIXOTRÓPICAS

PARTÍCULAS APRESENTAM INTERCONEXÃO

AGLOMERADOS TRIDIMENSIONAIS DE PARTÍCULAS RECONSTRUÇÃO TRIDIMENSIONAL

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FLUXO DE PASTAS TIXOTRÓPICAS

PREENCHIMENTO DO MOLDE NA FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

t1

t 2 t 2

t1

METAL SEMI-SÓLIDOMETAL LÍQUIDO

(b)

(a) (a)

(b)

R. Caram - 18

SEMI-SÓLIDOFLUXO LAMINAR

LÍQUIDO FLUXO

TURBULENTO

turbulência no

vazamento

FLUXO DE PASTAS TIXOTRÓPICAS

PREENCHIMENTO DO MOLDE NA FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO

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temperatura de processo gradientes no resfriamento contato térmico metal/molde ausência de trincas de contração vida útil de moldes produtividade

COMPORTAMENTO TÉRMICO

DT

D t

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TEMPERATURA DE PROCESSO VIDA ÚTIL DE MOLDES PRODUTIVIDADE (< T SOLIDIFICAÇÃO) TURBULÊNCIA NO PREENCHIMENTO POROSIDADE CUSTOS DE USINAGEM PRODUTOS NEAR NET

SHAPELIVRES DE POROSIDADE

NOVOS MATERIAIS /NOVOS PRODUTOS

PSS X LÍQUIDO

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APLICAÇÕES COMERCIAIS MERCADO ATUAL:

LIGAS DE ALUMÍNIO EMPREGADAS EM FUNDIÇÃO CONVENCIONALA356, A357 (7,0%Si + Mg)

(95% DO VOLUME PRODUZIDO) LIGAS EM DESENVOLVIMENTO:

LIGAS ESPECÍFICAS PARA PSS Al-Si-MgAl-Si-Mg-Cu

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PRODUTOS COMERCIAIS

BANDEJAS DA SUSPENSÃOA357, T5

50% REDUÇÃO EM PESO

COMPONENTES DE CAIXAS DE DIREÇÃO - A357, T5

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PRODUTOS COMERCIAIS

SUSPENSÃO (ALFA ROMEO SPIDER)

SUPORTE DA SUSPENSÃO TRASEIRA

A357 SOLDADO COM PEÇAS 6061, T5 E T6.

(ALFA ROMEO)

COMPONENTES DO SUPORTE DA SUSPENSÃO

A357, T5(ALFA ROMEO)

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PRODUTOS COMERCIAISCARCAÇA CILINDRO MESTRE

CARCAÇA DO SISTEMA DE INJEÇÃO

LIGAS Al/Si, Al/Mg, Al/Cu, Al/Mg/Si

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REDUÇÃO EM PESO

REDUÇÃO DE PESO POR REDUÇÃO DE ESPESSURA DE

PAREDES

REDUÇÕES DE PESO OBTIDAS POR TIXOFUNDIÇÃO

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TIXOFUNDIÇÃO - PRODUTOS

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

R. Caram - 28

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

BOLHAS E VAZIOS GOTAS FRIAS TRINCAS DE CONTRAÇÃO REBARBAS INCLUSÕES DE ÓXIDOS CAVIDADES DE CONTRAÇÃO E RECHUPES FALHAS DE ALIMENTAÇÃO

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO BOLHAS E VAZIOS

ARREDONDADAS OU ALONGADAS APRISIONAMENTO DE GASES GERAÇÃO DE GASES METAL/MOLDE EVOLUÇÃO DE GASES

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO BOLHAS E VAZIOS

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO GOTA FRIA CONFRONTO DE DUAS CORRENTES DE METAL LÍQUIDO

FLUINDO DE DIFERENTES DIREÇÕES

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

TRINCAS DE CONTRAÇÃO FORMATO IRREGULAR

RESULTA DE TENSÕES MECÂNICAS QUE OCORREM NO RESFRIAMENTO

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

REBARBAS

PENETRAÇÃO DE METAL LÍQUIDO EM TRINCAS E FRESTAS DO MOLDE OU MACHOS

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

DESENCONTRO

FALHA NA MONTAGEM DAS PARTES DO MOLDE

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

INCLUSÕES DE ÓXIDOS APRISIONAMENTO DE ÓXIDOS SUPERFICIAIS DURANTE O

VAZAMENTO

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

CAVIDADES DE CONTRAÇÃO METAIS EXIBEM VARIAÇÃO DE VOLUME NA SOLIDIFICAÇÃO NA SUPERFÍCIE = RECHUPE DEVE-SE PROMOVER A SOLIDIFICAÇÃO DIRECIONAL NA

DIREÇÃO DE PONTOS QUENTES

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

VAZIOS POR FALTA DE PREENCHIMENTO METAL LÍQUIDO NÃO PREENCHE O MOLDE Falha de canais; reduzida fluidez (temperatura baixa), etc

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

PENETRAÇÃO DE AREIA(Ex. areia verde, baixa dureza na compactação)

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DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

DEFEITO CAUSA SOLUÇÃO SOLUÇÃO DE PROJETO

BOLHAS E VAZIOS APRISIONAMENTO DE GASES

MAIS CANAIS EDESGASEIFICAÇÃO

DIMINUIR VELOCIDADE DE VAZAMENTO

GOTAS FRIASDEFASAGEM

DIRECIONAL DOS FLUXOS DE METAL

AUMENTO DA Vv EVITAR MUDANÇAS ABRUPTAS DE SECÇÃO

TRINCAS DE CONTRAÇÃO

DESTACAMENTO DO METAL SOB TENSÃO

MOLDES COLAPSÁVEISCONTROLE G COM

RESFRIADORESNENHUMA

REBARBAS FLUXO DE LÍQUIDO EM JUNÇÕES

MENOR TvMELHOR FIXAÇÃO DO

MOLDENENHUMA

INCLUSÕES DE ÓXIDOS MATERIAIS ESTRANHOS CONTROLE DO METAL LÍQUIDO NENHUMA

CAVIDADES DE CONTRAÇÃO E

RECHUPESFALTA ALIMENTAÇÃO

SOLIDIFICAÇÃO DIRECIONAL

AUMENTO DE Tv

REPROJETAR CANAIS E MASSALOTES

VAZIOS DE ALIMENTAÇÃO BAIXA FLUIDEZ AUMENTO DE Tv

RECONSIDERAR POSIÇÃO E CANAIS DE

ENTRADA

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PLANEJAMENTODO PROCESSO DE FUNDIÇÃO

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PLANEJAMENTO DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO

PEÇA A SER PRODUZIDA TIPO DE LIGA METÁLICA DIMENSÕES E PESO QUANTIDADE DE PEÇAS ACABAMENTO SUPERFICIAL E TOLERÂNCIAS TRABALHOS POSTERIORES PROPRIEDADES MECÂNICAS

PROCESSO A SER UTILIZADO CUSTO DO EQUIPAMENTO CUSTO DE MATERIAIS CUSTO DE MANUTENÇÃO OPERACIONALIDADE RESTRIÇÕES AMBIENTAIS

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CARACTERÍSTICAS DE PROCESSOS

PROCESSO MATERIAL FUNDIDO

PESOkg

ACABAMENTO(m)

POROSID. COMPLEX.ESPESS. MÍNIMA.

(mm)QTIDADE.

MÍNIMA

AREIA TODOS 0,05-S.L. 5-25 ALTA ALTA 3 1-S.L.

CO2 TODOS 1-S.L. 5-25 ALTA ALTA 1000

SHELL TODOS 0,05-100 3-12 ALTA MÉDIA 2 1000

MOLDE CHEIO TODOS 0,5-5000 6-12 MÉDIA ALTA 1 1000

POR GRAVIDADE TODOS 0,5-300 2-6 MÉDIA BAIXA 2 1000

ALTA PRESSÃO Ñ Fe 0,05-50 0,5-3 BAIXA BAIXA 0,5 5000

BAIXA PRESSÃO Ñ Fe 1-25 1,6-3 BAIXA BAIXA 4 5000

CERA PERD. TODOS 0,005-100 1-3 MÉDIA ALTA 1 1000

CENTRÍFUGAÇÃO TODOS S.L.-5000 2-10 BAIXA BAIXA 2 1000

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CUSTO

PROCESSO AREIA SHELL CERA GRAVIDADE BAIXA PRESSÃO

ALTA PRESSÀO

MATERIAL$/PÇ 1 1 1 1 1 1

MÃO DE OBRA$/h 20 20 20 20 20 20

EQUIPAMENTO$ 0,9 10 300 700 4,4 3000

PRODUÇÃOPÇ/h 6,25 8 12 10 22 50

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CUSTO

R. Caram - 45

291