aulas 8 e 9 - introd. a engenharia de fabricação

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE - UFCGCENTRO DE DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL DO SEMIÁRIDO –CDSACURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

Prof.: João Leite

FUNDIÇÃOFUNDIÇÃOFUNDIÇÃOFUNDIÇÃOFUNDIÇÃOFUNDIÇÃOFUNDIÇÃOFUNDIÇÃO

HistóricoHistórico

Milhares de anos a.C. os povos antigoscomeçaram a fundir os primeiros metais, ocobre e o ouro, uma descoberta que modificouo mundo.

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Artesão derrama bronze fundido em

um molde de madeira enquanto um

ajudante pressiona um fole para manter

a temperatura.


Evolução:

• IDADE DA PEDRA LASCADA: Aspontas de lança e machados eramobtidos a partir de lascas de pedra

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obtidos a partir de lascas de pedrasem tratamentos posteriores .

• IDADE DA PEDRA POLIDA: Asferramentas eram trabalhadas, polidas(retificadas) e já eram usados ossos.


Evolução:

• IDADE DOS METAIS: os metaiscomeçaram a ser usados nafabricação de ferramentas e armas.

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fabricação de ferramentas e armas.

O cobre e o ouro foram os primeiros metais utilizados,

seguidos do bronze e estanho.

O uso de materiais ferrosos é mais recente!

Materiais ferrososMateriais ferrosos

Definição:

• Os metais ferrosos são ligas a base de ferro,

ou seja, as que tem como constituinte

principal o ferro (material em maior

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principal o ferro (material em maior

quantidade).

• O carbono e outros elementos, como o silício,

o manganês, o enxofre e etc, também estãopresentes (em menor quantidade).


Definição:

• Os materiais ferrosos se classificam em:

• Ferro puro;

• Aço;

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• Aço;

• Ferro fundido.

• Os aços são ligas ferro-carbono onde

encontramos até 2,11% de carbono.

• Ligas ferro-carbono com percentuais acima de

2,11% de carbono se chamam ferro-fundido.


Extração:

• Os materiais ferrosos são extraídos da

natureza, a partir do minério.

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� A ciência que estuda a extração dominério e sua transformação em metais é

chamada METALURGIA.

� A extração dos metais existentes nos

minérios ocorre em USINASMETALÚRGICAS.


Extração:• Os principais minerais de onde são extraídos o ferro, a nível industrial,

são:

� MAGNETITA: consegue-se extrair quantidades

de ferro que variam de 40 a 70%.

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� LIMONITA: consegue-se extrair quantidades

de ferro que variam de 20 a 60%.

� SIDERITA: consegue-se extrair quantidades de

ferro que variam de 30 a 40%.

O restante é impureza (ganga). A ganga se compõebasicamente de sílica, alumina, óxido de cálcio, enxofre, ETC.


Extração:• O ferro é separado das impurezas (ganga) no processo conhecido

como ALTO FORNO.

• Os alto-fornos conseguem SEPARAR O FERRO DA GANGA A PARTIR

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• Os alto-fornos conseguem SEPARAR O FERRO DA GANGA A PARTIRDA DENSIDADE. O minério é aquecido até a fusão (transformação

de sólido em líquido). O ferro por ser mais pesado fica embaixo. As

impurezas se mantém na parte de cima.

Nos alto-fornos a alimentação do minériode ferro ocorre por cima e a saída do ferro(CHAMADO FERRO GUSA) é obtida porbaixo . O FERRO GUSA, JUNTO COMSUCATAS PROVENIENTES DARECICLAGEM, COMPOEM A MATÉRIA-PRIMA DAS SIDERÚRGICAS!


O gusa é o produto imediatoda redução do minério de ferroe apresenta até 5% decarbono , tornando-o quebradiço,tornando-o um sub-produto a sermelhorado (matéria-prima).

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melhorado (matéria-prima).O gusa é vertido diretamente apartir do cadinho do alto fornopara formar lingotes, ou usadodiretamente no estado líquidoem aciarias na produção deaço e ferro fundido , extraindo-se o excesso de carbono.

FUNDIÇÃOFUNDIÇÃO

DefiniçãoDefinição

Processo inicial de qualquer indústria siderúrgica que sebaseia na obtenção de peças a partir daconformação em fase líquida . Consiste em se

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aquecer o material a uma temperatura acima doponto de fusão, derramando-o em seguida em ummolde com o formato desejado.

�As peças obtidas podem ter oformato definitivo (produto final )ou servir de matéria-prima paraoutros processos de fabricaçãomecânica.



Na realidade as peças podem ser produzidas com ousem a remoção de material (cavaco). A fundiçãogeralmente é o processo inicial para qualquer outro .

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A escolha ao processo de fundição comparado aosdemais, ou aos subseqüentes a este deve levar emconsiderações as seguintes características :

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– Volume

– Complexidade do formato

– Natureza do material

– Tamanho da peça

– Espessuras de parede

– Exatidão dimensional

– Custo da matéria-prima, defeitos e taxa de refugo

– Processos subseqüentes.


CaracterísticasCaracterísticas

�Possibilita a fabricação de formas complexas, difíceisde serem concebidas por outros métodos;�É um método econômico e que gera pouco resíduo;�Possibilita a produção desde unitária até em grandes

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�Possibilita a produção desde unitária até em grandeslotes;�Pode ser utilizado para peças de pequeno peso(algumas gramas) até toneladas;�Controle dimensional e superficial aceitável;� Permite produção near net shape.


Exemplo de aplicaçõesExemplo de aplicações

� Jóias preciosas;� Carcaças de motores;� Turbinas hidráulicas, de aviões;� Sapatas de freio;

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� Sapatas de freio;� Hélices;� Carcaças de máquinas;� Cilindros para máquinas de laminação;� Válvulas (torneiras, uniões, guarnições);� Obras de arte (bustos, estátuas...);� Milhares de peças da indústria naval, automobilísticae espacial;� Milhares de peças para outros ramos industriais.


Fluxo produtivoFluxo produtivo

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MODELAGEMMODELAGEM

confecção de cópia da peça, que servirá de modelo para confecção do molde;

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MOLDAGEM E MARCHARIAMOLDAGEM E MARCHARIA

Fabricação da cavidade a ser preenchida com metal líquido (molde) e do macho

(inserto para peças com vazios);

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FUSÃOFUSÃO

Obtenção do metal líquido a ser vazado na cavidade do molde;



VAZAMENTOVAZAMENTO

Derramamento do material líquido na

cavidade do molde;

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DESMOLDAGEMDESMOLDAGEM

Retirada da peça pronta do molde,

após a solidificação e resfriamento do

material.



PÓSPÓS--OPERAÇÕESOPERAÇÕES

Limpeza, quebra dos canais de alimentação e rebarbação;

INSPEÇÃOINSPEÇÃO

Análise para detecção de defeitos/falhas de fabricação;

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Análise para detecção de defeitos/falhas de fabricação;

RECUPERAÇÃORECUPERAÇÃO

Tratamento de correção de defeitos/falhas de fabricação, quando existentes;

CONFORMAÇÃO FINALCONFORMAÇÃO FINAL

Acabamento final a partir de outro processo de fabricação (ex: laminação, furação...);

TRATAMENTO TÉRMICO E OUTROSTRATAMENTO TÉRMICO E OUTROS

Tratamentos para obtenção de propriedades físicas e mecânicas específicas

desejadas.


Molde Molde colapsávelcolapsável

O processo de fundição se dá a partir de moldescolapsáveis e permanentes. Os moldes colapsáveis sãoaqueles que são destruídos durante o processo defabricação . Os processos mais conhecidos são :

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fabricação . Os processos mais conhecidos são :

� areia verde;� areia seca;� em casca (shell molding);� cera perdida.


Molde permanenteMolde permanente

Os moldes permanentes são aqueles que podem serusados inúmeras vezes (repetidos processos defabricação). O processos consiste na obtenção demoldes metálicos (aço, Cu, Ferro Fundido) .

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moldes metálicos (aço, Cu, Ferro Fundido) .

� Os moldes são chamados coquilhas ou matrizes;� Os moldes são fabricados por usinagem de precisão;� Não há necessidade de modelos;� Custo elevado (só justificam produção em escala);� A desmoldagem é feita por simples abertura do molde;� Novo vazamento pode ser imediato;� Pode fabricar milhares de peças (alta vida útil);� Produzem peças de elevada qualidade superficial.

CARACTERÍSTICAS:

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