aula 10 projetos 03 canais de enchimento - .independentemente de variações locais da velocidade

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Aula 10 Projetos 03 Canais de Enchimento

1. Introduo

2. Elementos dos Sistemas de CanaisRelaes de Escalonamento (relaes de reas)Sistemas Pressurizados e Sistemas Despressurizados.Bacia de Vazamento.Canal de Descida.Canais de Distribuio e Ataque.Posicionamento dos Ataques com Relao ao Canal de Distribuio.Sistemas Verticais de Enchimento.

3. Projeto dos sistemas de canais de enchimentoEquaes Fundamentais.

- Determinao do Tempo de Enchimento da Pea.- Determinao da Velocidade

Mtodo da Seo de Choque.

- Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Escoamento de Metais em Canais.o Turbulncia e nmero de Reynolds.o Lei da Continuidade.o Perda de Cargas.o Coeficiente de Perda de Cargas.

Disciplina: Projeto de Ferramentais IProfessor: Guilherme O. Verran

Bacia de Vazamento

Canal de Descida

Pea

Canais de Ataque

Canais de Distribuio

Extenso do Canal de Distribuio

P do Canal de Descida

Componentes Bsicos de um Sistema de Canais de

Enchimento

Molde com Apartao Horizontal

IntroduoProjeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

IntroduoProjeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais

1. Turbulncia e Nmero de Reynolds

Re = (v.d) / v = velocidade do fludo

d = dimetro hidrulico do canal

= viscosidade cinemtica do lquido

= / cm2. 10-2 / s C.G.S.

= viscosidade dinmica (centipoise)

= densidade do lquido (g/cm3)

Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Valores de Viscosidade Cinemtica para alguns Lquidos

S = 5000,1/1,5Ligas Metlicas

200,115Mercrio

6800,80Magnsio

4000,22Chumbo

13001,50Fe 3,4% C

15001,10Fe - 0,75%C

16000,89Ferro

12000,40Cobre

13000,40F0F0 Branco

13000,45F0F0 Cinzento

7001,27Alumnio

201,00gua

Temperatura

( 0 C )

Viscosidade Cinemtica

(cm2 . 10-2/s)

Lquido

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Fluxo Laminar

Re < 2000

Fluxo Turbulento

2000 Re 20000

Fluxo SeveramenteTurbulento

Re 20000

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Fluxo de Metal na maioria dos casos Reais em Fundio

Turbulento

Critrio no Clculo de Canais de Enchimento

Manuteno de

Re < 20.000

Consequncia Prtica

Para Re < 20.000 a turbulncia mais interna ao fluxo, com uma fina camada junto parede

Evita-se a quebra da camada de xido formada na

superfcie do lquido e sua introduo no seio do lquido

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

2 . Lei da Continuidade

Em um canal fechado completamente cheio, a vazo constante, independentemente de variaes locais da velocidade ou da rea transversal

Q = v1 . A1 = v2 . A2

v1 e v2 = velocidades no pontos 1 e 2 (cm/s)

A1 e A2 = reas da sees transversais nos pontos 1 e 2 (cm2)

Q = vazo do lquido em todos os pontos do canal (cm3/s)

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Schematic illustrating the application of Bernoulli's theorem to a gating systemFonte: J.F. Wallace and E.B. Evans, Principles of Gating, Foundry, Vol 87, Oct 1959.

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

3 . Perdas de Carga

Em todo o Sistema Real

Ocorrncia de perda por atrito decorrentes da interao entre as paredes dos canais e o lquido que possui certa viscosidade.

Perdas localizadas devido s mudanasde direoe dimensesdos canais

Em Fluxos Turbulentos

Perdas adicionais devidos s caractersticas do fluxo

Efeitos de atrito internos massa lquida

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Situaes de Perda Localizada por Variao de Seo

Ocorrncia de Desligamento

entre o fluxo e as paredes

Aparecimento de regies de

baixa presso

Conseqncia Prtica: aspirao de ar e gases resultando em defeitos.

Zonas com Desligamento

de Fluxo

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Representao esquemtica mostrando a formao de reas de baixa presso devido a variaes abruptas na seo transversal de um conduto

Aumento de seo

Reduo de seo

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Situaes de Perda Localizada por Mudana de Direo

Ocorrncia de Desligamentoentre o fluxo e as paredes

Aparecimento de regies de

baixa presso

Conseqncia Prtica: aspirao de ar e gases resultando em defeitos.

Zonas com Desligamento

de Fluxo

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Esquema mostrando o fluxo de um fludo com mudana na direo do fluxo.

(a) Turbulncia devido a presena de canto vivo

(b) Aspirao de ar devido a presena de canto vivo

(c) Uso de arredondamentos minimizando a turbulncia e a aspirao de ar.

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Effect of pressure head and change in gate design on the velocity of metal flow. A, 90bend; B, r/d = 1; C, r/d = 6; D, multiple 90bends. The variables r and d are the radius of curvature and the diameter of the runner, respectively. J.G. Fonte: J. G. Sylvia, CastMetals Technology, Addison-Wesley, 1972.

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Considerando-se as perdas por atrito, o clculo da velocidadeem algumas sees de rea A, no sistema fica:

v = 2. g. h . 1/ ( 1 + Kn (A / An)2

= coeficiente global de perdas

Kn = coeficiente tabelado

A = rea do ponto onde ser quer a velocidade

An = reas de perda

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans

CoeficienteEntrada da Bacia para o Canal de Descida

Sem Concordncia

Com Concordncia

0,75

0,20

Tipo de Perda

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans

CoeficienteJuno Descida/Distribuio

2,0

1,5

Tipo de Perda

Sem Concordncia -

Com Concordncia -

Sem Concordncia -

Com Concordncia -

1,5

1,0

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e EvansTipo de Perda

Juno em I

Coeficiente

2,0

Juno Distribuio/Ataque

Sem Concordncia

Com Concordncia

2,0

0,5

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Coeficientes de Perda sugeridos por Wallace e Evans

Perdas por Frico

Coeficiente

Canais Redondos-

Canais Quadrados -

Canais Retangulares-

0,02 L/D

0,06 L/Dh

0,07 L/Dh

L = ComprimentoD = Dimetro

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Coeficientes Globais de Perda sugeridos por Wallace e Evans para Sistemas Despressurizados

0,700,85

02 Canais de Distribuio,com vrios ataques, mudanas de direo de 900 no canal

0,730,90

02 Canais de Distribuio,com vrios ataques, sem mudana de direo no canal

0,730,9001 Canal de Distribuio

Canal de Descida Reto e

Estrangulamento na Distribuio

Canal de Descida Afunilad

o

Tipos de

Sistemas

Noes de Mecnica dos Fludos Aplicadas ao Fluxo d e Metais em Canais Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

ELEMENTOS DOS SISTEMAS DE CANAIS

Relaes de reas ou Escalonamento

Sistemas PressurizadosA seo menor

corresponde aos Ataques

Sistemas Despressurizados

A seo menor corresponde ao

Canal de Descida

Idia Bsica

Aumentar ou diminuir a velocidade do fluxo a partir da diminuio ou aumento das reas

Projeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Relao de reas (Escalonamento)

Indica a proporo de rea dos trs componentes bsicos do sistema

rea Descidarea Descida

:::: rea Distribuiorea Descida

rea Ataquerea Descida

::::

1 :::: A1 A2::::

Sistemas Pressurizados

A2 < 1

Sistemas Despressurizados

A2 > 1

Elementos dos Sistemas de CanaisProjeto de Ferramentais IProf. Dr. Guilherme Verran

Vantagens dos Sistemas Pressurizados

Sistemas Mais Leves Maior Rendimento

Metlico

Sistemas forado a tra

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