Questionário sobre Fundição 1) Quais são as vantagens da fundição, comparada com outros processos? a) Sua principal vantagem em relação a outros processos é que processo de fundição permite obter, de modo econômico, peças de geometria complexa. b) As peças fundidas podem apresentar formas externas e internas desde as mais simples até as bem complicadas, com formatos impossíveis de serem obtidos por outros processos. c) As peças fundidas podem apresentar dimensões limitadas somente pelas restrições das instalações onde são produzidas d) A fundição permite um alto grau de automatização e, com isso, a produção rápida e em série de grandes quantidades de peças. e) As peças fundidas podem ser produzidas dentro de padrões variados de acabamento (mais liso ou mais áspero) e tolerância dimensional (entre ± 0,2 mm e ± 6 mm) em função do processo de fundição usado. Por causa disso, há uma grande economia em operações de usinagem. f) A peça fundida possibilita grande economia de peso, porque permite a obtenção de paredes com espessuras quase ilimitadas. 2) Quais são os principais setores de uma moderna fundição em areia e como eles devem estar distribuídos no lay-out da área industrial?

3) De que materiais os modelos são feitos, e quais são as vantagens de cada material? Madeira: É excelente para maquinagem, reparação e resistência à corrosão Alumínio: É bom para maquinagem, bom para resistência ao desgaste, bom para resistência mecânica e excelente para resistência a corrosão. Ferro fundido: É excelente para resistência ao desgaste, excelente para resistência mecânica e boa para reparação. Poliuterano: É bom para maquinagem, excelente resistência ao desgaste, excelente para reparação, excelente resistência à corrosão. Isopor: É utilizado para produção em massa com geometrias complexas. 4) Quais são as propriedades essenciais de um macho para fundição em areia?

Corresponde às cavidades que são necessárias nas peças fundidas (principalmente orifícios). Sua função no molde é formar uma seção cheia onde o metal não penetrará, de modo que a peça apresente um vazio naquela região. O macho tem de ser mecanicamente resistente durante o vazamento e ainda tornar-se quebradiço após o vazamento e o resfriamento, pois tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrâncias da peça.

5) Que elementos constituem um bom sistema de canais de alimentação em um molde?

No projeto do sistema de alimentação deve-se definir o ângulo do canal de injeção, o tipo do canal de retenção, o tipo de canais de alimentação (canais frios ou canais quentes), se escolher canais frios deve-se dimensionar e definir o formato das seções transversais (circular, trapezoidal, trapezoidal modificada, semicircular e retangular), se optar por um sistema de câmara quente deve-se escolher o tipo e o fornecedor.

Os elementos que constituem um bom sistema de canais de alimentação em um molde são:

bacia de vazamento

fundo de canal

canal de descida cônico

extensão do canal de distribuição para reter gases que possam ter entrado nos

6) Quais são os efeitos que o fenômeno de contração, durante a solidificação, pode causar em peças fundidas?

Resulta em rechupe, que são vazios no interior da peça. Além desta anomalia,

a contração verificada na solidificação pode ocasionar o aparecimento de trincas e o

aparecimento de tensões residuais. As tensões residuais podem ser controladas por

um adequado projeto da peça, e podem ser aliviadas por um tratamento térmico

conhecido por TTAT (tratamento térmico e alívio de tensões).

7) Qual a necessidade de se usar massalotes nos moldes de fundição e nas lingoteiras?

Massalote é definido como uma reserva de metal líquido que tem por objetivo

suprir as necessidades adicionais de metal decorrente da contração que ocorre

durante a solidificação. Uma vez que o metal se contrai ao passar do estado líquido

para o sólido, é razoável imaginar que se mais metal líquido não for colocado no

molde, a peça ficará incompleta. Para evitar que determinadas regiões da peça a ser

montada apresente rechupe na contração, devemos utilizar o massalote para suprir

essa necessidade de metal líquido.

8) Descreva os tipos de fornos mais comumente empregados na fundição de ferro fundido e de ligas não ferrosas.

Forno Cubilô: O Cubilô é o forno mais usado para produzir ferro fundido cinzento. O Cubilô é um

forno cuja altura é de três a cinco vezes o seu diâmetro. É construído em um base de

aço que é de (10 mm) de densidade e que está interiormente forrado com tijolos de

argila refratária. A estrutura inteira é erguida em pernas ou colunas. Para o topo do

forno, há uma abertura pela qual o combustível é colocado. O ar que é necessário

para a combustão é soprado pelas ventaneiras localizadas a aproximadamente 900

mm acima da base do forno. Ligeiramente acima da base e na frente, há um furo

vedado e uma calha que permite o ferro fundido ser coletado. Também há uma

abertura de escória localizada na parte de trás e acima do nível do furo vedado

(porque a escória flutua na superfície do ferro fundido). O fundo do Cubilô está

fechado com portas removíveis para esvaziar o resíduo de coque ou metal e também

habilitar a manutenção e o conserto do forno em linha.

Fornos de Chama Direta O forno de chama direta (ou forno de reverbação) é usado para um tipo de fundição de

bronze, latão, ou ferro nodular. São acendidos os queimadores do forno com carvão

pulverizado. O telhado reflete a chama sobre o metal que aquece o metal e

consequentemente o fundido. Os produtos gasosos provindos da combustão deixam o

forno pelo tubo da chaminé. A superfície interna do forno está forrada com tijolos

refratários onde estão a carga e a válvula. Quando se funde ferro, a relação de

combustível e ar é ajustada para produzir um ferro completamente branco sem grafite

livre em camadas, uma vez que isso diminui as qualidades do ferro nodular.

Fornos de Cadinho (ou panela) Metais não ferrosos como bronze, latão, alumínio e ligas de zinco normalmente são

fundidos em fornos de panela. Estes fornos são acendidos através de líquido, gás ou

da pulverização de combustível sólido. Os produtos de combustão não entram em

contato direto com o metal fundido e habilitam assim a produção de fundidos de

qualidade. Os fornos de cadinho podem ser estacionários ou basculantes. Quando

empregando o tipo estacionário, os cadinhos são erguidos através de pinças e são

elevados por sistema de roldanas (moitões). Por outro lado, panelas com bica longa

são sempre usados em fornos basculantes.

As panelas são feitas de material refratário ou ligas de aços.

Forno de arco elétrico. O forno de arco elétrico é o tipo mais usado de forno elétrico. O calor gerado pelo arco

elétrico é transferido através de radiação direta ou por radiação refletida pelo forro

interno do forno. O arco elétrico é gerado entre dois eletrodos de grafite. Para controlar

a folga entre os dois eletrodos e adequar o controle da intensidade do calor, um

eletrodo é estacionário e o outro é móvel. Os fornos de arco elétrico são usados

principalmente para fundir aços e menos usados para fundir ferro fundido cinzento e

alguns metais não-ferrosos.

Forno de resistência. O forno de resistência é empregado principalmente para fundir alumínio e suas ligas.

O metal sólido é colocado em cada uma das rampas inclinadas que está submetido

ao calor das espirais de resistência elétrica localizados acima. Quando o metal funde,

flui para dentro de um reservatório. O metal fundido pode ser despejado pela bica

inclinando o forno inteiro.

Forno de indução. O forno de indução possui muitas vantagens que incluem temperaturas uniformemente

distribuídas dentro do metal fundido, flexibilidade, e a possibilidade de controlar a

atmosfera do forno. Além disso,o efeito-motor das forças eletromagnéticas ajuda a

mexer o metal fundido e produzir uma composição mais homogênea. São usados

fornos de indução para fundir aço e ligas de alumínio. Envolve um rolo de indução que

é construído nas paredes do forno. Uma corrente revezada no rolo induz corrente em

qualquer objeto metálico que obstrui o fluxo eletromagnético. Fornos de alta e baixa

corrente são usados em indústria para induzir corrente alternada no metal sólido para

fundi-lo.

9) Faça uma comparação entre a utilização dos fornos elétricos e dos fornos com aquecimento por queima de combustível.

Elétrico:

Nesse tipo de forno não é preciso ventilador nem combustível, e a manipulação para ser carregada efetua-se por meio de carretilhas ou vagonetes;

A temperatura é facilmente regulável dentro de uma ampla variação que vai desde a temperatura ambiente até a fusão do material, por mais elevada que esta seja. Esta temperatura pode ser equilibrada mediante os dispositivos elétricos que servem para regular correntes, com intervalos não maiores de 10 graus;

Mais barato porque não requer transporte, armazenamento, nem mão de obra e sua ação é instantânea; ligada à chave imediatamente começa o calor.

É útil, econômica e tecnicamente. É grande o ganho de tempo, mão de obra, equipamento e facilidade de manejo.

Combustível: Podem ser fixos ou basculantes. Em ambos os casos, de acordo com o

tipo de combustível empregado, podem ser:Á óleo ou a gás.

Consistem essencialmente, em uma câmara de aquecimento cilíndrica de refratário, onde é colocado o cadinho. Se o forno é fixo, o cadinho é móvel, isto é deve ser retirado do forno por meio de tenazes especiais. Se o forno é basculante, o cadinho é fixo ao forno, com ele basculando. Nesse caso a vida do cadinho será maior que no anterior, no qual os choques térmicos são sempre muito grandes.

Forno a óleo: No caso do forno a óleo, o cadinho é assentado sobre um “queijo” de material refratário. O calor é fornecido por um queimador de óleo.

Forno a gás: O forno a gás é em tudo semelhante ao forno a óleo, com diferença que o queimador deve ser adequado para a queima de gás natural ou de gasogênio (gás obtido através da queima de carvão).

10) Por que o processo de fundição em areia verde é o mais utilizado?

A fundição em areia é a mais usada porque os moldes de areia são os que suportam melhor as altas temperaturas dos metais. 11) Quais as vantagens da fundição pelo processo de cura a frio?

No processo de cura a frio a resina empregada se encontra em estado líquido. Para que a reação química seja desencadeada, adiciona-se um catalisador à mistura de resina com areia limpa e seca. Essa mistura é feita, por meio de equipamentos, na hora da moldagem e deve ser empregada imediatamente porque a reação química de cura começa a se desenvolver assim que a mistura está pronta. Com esse processo, os fundidores obtêm moldes mais rígidos para serem usados para a produção de peças grandes e de formatos complicados com bom acabamento de superfície. O vazamento do metal é feito por gravidade. 12) Como é feita e quais as vantagens e limitações da moldagem em casca?

1. Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao desgaste, são fixados em placas, juntamente com os sistemas de canais e os alimentadores;

2. A placa é presa na máquina e aquecida por meio de bicos de gás até atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250oC);

3. A placa é então girada contra um reservatório contendo uma mistura de areia/resina de modo que o modelo fique envolto por essa mistura;

4. O calor funde a resina que envolve os grãos de areia e essa mistura, após algum tempo (± 15 segundos), forma uma casca (“Shell”) com a espessura necessária (entre 10 e 15mm) sobre o modelo;

5. A “cura” da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa quando a placa é colocada em uma estufa em temperaturas entre 350 e 450oC;

6. Após 2 ou 3 minutos, a casca é extraída do modelo por meio de pinos extratores.

Vantagens: Permite que moldes e machos sejam estocados para uso posterior; Bom

acabamento superficial; Estabilidade dimensional do molde; Tolerâncias mais

estreitas; Facilidade de liberação de gases durante a solidificação; Mecanizável e

automatizável; Adequado para peças pequenas e de formatos mais complexos.

A maior desvantagem deste processo é o custo mais elevado em relação à

moldagem em areia verde.

A forma mais simples consiste na fabricação de partes do molde com auxílio de

recipiente basculante, sob ação da gravidade. Neste caso a placa modelo é aquecida

e posicionada sobre o reservatório. Com o basculamento do conjunto a casca é

formada - a espessura desta depende do tempo de contacto e da temperatura da

placa - sendo o conjunto novamente basculado. Resta ainda o aquecimento da casca

para completar a cura e a ejeção da mesma.

Existe uma limitação de peso do fundido, em função da resistência da casca e

devido ao alto custo da placa-modelo, o processo só se viabiliza para lotes superiores

a 1000 peças.

Esse processo de moldagem permite que os moldes e machos sejam

estocados para uso posterior. Além disso, ele fornece um bom acabamento para a

superfície da peça, alta estabilidade dimensional para o molde, possibilidade de

trabalhar com tolerâncias mais estreitas, facilidade de liberação de gases durante a

solidificação. É totalmente mecanizado e automatizado e é adequado para peças

pequenas e de formatos complexos.

A maior desvantagem deste processo é o custo mais elevado em relação à

moldagem em areia verde.

13) Como é feita a fundição pelo processo cera perdida(investimento)?

Os modelos para a confecção dos moldes são produzidos em cera a partir do vazamento de cera líquida em uma matriz formada por uma cavidade com o formato e dimensões da peça desejada. O modelo de cera é mergulhado numa pasta ou lama refratária feita com sílica ou zircônia, na forma de areia muito fina, misturada com um aglomerante de água, silicato de sódio e/ou silicato de etila. Essa lama endurece em contato com o ar e, após endurecida, o molde é aquecido e o modelo derrete.

Permanece só a casca, que recebe o metal líquido. Assim que a peça é solidificada, o molde é quebrado para retirada da peça. Portanto, tanto o molde quanto o modelo são inutilizados no processo. 14) Quais são as vantagens e as limitações da fundição pelo processo cera perdida(investimento)?

Vantagens: Produção em massa de peças de formato complexo; Reprodução de detalhes, cantos vivos, paredes finas, etc.; Maior precisão dimensional e melhor acabamento superficial; Utilização de praticamente qualquer liga.

Desvantagens: As dimensões e o peso das peças são limitados (cerca de 5kg), devido ao custo elevado e à capacidade dos equipamentos disponíveis;; O custo se eleva à medida que o tamanho da peça aumenta;; Para peças maiores (entre 5 e 25 kg), o investimento inicial é muito elevado. 15) O que é fundição em coquilha?

Trata-se de um sistema no qual o metal fundido ou é derramado por gravidade

em cavidades mecânicas (negativo) ou formas de metal maciço não aderente à liga

fundida. A vantagem é a rapidez de injeção, resfriamento e extração da peça pronta. A

desvantagem da coquilha é a geometria limitada das peças a serem fundidas.

16) Como pode ser feita a fundição sob pressão? Quais são suas vantagens?

A matriz é geralmente construída em duas partes, que são hermeticamente fechadas no momento do vazamento do metal líquido. O metal é bombeado na cavidade da matriz e a sua quantidade deve ser tal que, não só preencha inteiramente esta cavidade, como também os canais localizados em determinados pontos para evasão do ar. Esses canais servem igualmente distribuídos para garantir o preenchimento completo das cavidades da matriz. Assim, simultaneamente, produz-se alguma rebarba. Enquanto o metal solidifica, é mantida a pressão durante um certo tempo, até que a solidificação se complete. A seguir, a matriz é aberta e a peça é expelida. Procede-se, então, a limpeza da matriz e a sua lubrificação. Fecha-se novamente e o ciclo é repetido. Vantagens: Produção de formas mais complexas do que no caso da fundição por gravidade; Produção de peças de paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas; Alta capacidade de produção; Produção de peças quase que acabadas; Utilização da mesma matriz para milhares de peças, sem variações significativas nas dimensões das peças produzidas; As peças fundidas sob pressão podem ser tratadas superficialmente por revestimentos superficiais, com um mínimo de preparo prévio da superfície; Algumas ligas, como a de Alumínio, apresentam maiores resistências do que se forem fundidas em areia.

Consiste na injeção de um metal líquido contido em um recipiente (câmara de

injeção) para o interior da cavidade de um molde fabricado em aço, por meio de um

pistão. Na primeira fase, o ar é eliminado da câmara de injeção. Depois, há um rápido

preenchimento da cavidade do molde para evitar o resfriamento do metal. A última

etapa é a compactação do metal para diminuir o volume das microporosidades

decorrentes da contração de solidificação do metal.

Suas vantagens são:

Produção de formas mais complexas;

Produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas;

Alta capacidade de produção;

Acabamento superficial de ótima qualidade;

Matrizes de alta durabilidade;

Permitem aplicação de revestimentos superficiais com pouco preparo prévio da superfície;

Algumas ligas, como as de alumínio, apresentam maiores resistências que se fundidas em areia.

17) O que é fundição centrífuga e que tipo de produto ela se presta a fabricar?

O processo consiste em vazar-se metal líquido num molde dotado de

movimento de rotação, de modo que a força centrífuga origine uma pressão além da

gravidade, que obriga o metal líquido ir de encontro com as paredes do molde onde

aquele se solidifica. Um dos exemplos mais conhecidos de utilização do processo,

corresponde a fabricação de tubos de ferro fundido para linhas do suprimento de água.

18) O que é fundição contínua? Quais as suas principais vantagens e limitações?

Processo de fabricação que consiste em fundir e conformar o metal numa única

operação, eliminando tempos intermediários de resfriamento em moldes, garantindo

controle e constância de propriedades físicas e geométricas de cada produto. Neste

processo, as peças fundidas são longas, com secções quadrada, retangular,

hexagonal ou de formatos diversos. Em outras palavras, o processo funde barras de

grande comprimento com as secções mencionadas, as quais serão posteriormente

processadas por usinagem ou pelos métodos de conformação mecãnica no estado

sólido. Em princípio, o processo consiste em vazar-se o metal líquido num cadinho

aquecido. O metal líquido escoa através de matrizes de grafite ou cobre, resfriados na

água.

Vantagens: Menos sobre-metal para ser removido por processos de usinagem; Redução de porosidade; Ausência de rechupes (atividades ocasionadas pela contração do metal líquido durante a solidificação); Estrutura mais refinada; Menos sobre-metal. Desvantagens: