iniciação à fundição

8/12/2019 Iniciao Fundio

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CETEFCENTRO TECNOLGICO DE FUNDIOM RCELINO CORR DI

- INICIAAO A FUNDIAO


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INl:IAOFundioSUMRIO

Apresentao 71 Generalidades 091 1 Fabricao de uma pea fundida atravs de moldao manual 091.2 Setores de uma empresa de fundio 182 Machos 92 1 Definio 192.2 Qualidades 202.2.1 Resistncia mecnica 202.2.2 Permeabilidade 212.2.3 Insensibilidade umidade 212.2.4 Refratariedade 222.2.5 Compressibilidade 222.6 Colapsibilidade 232.3 Confeco de um macho 233 Modelos e caixas de macho 273 1 Sobreespessura de usinagem 273.2 Contrao linear 283.3 Sada 303.4 Marcaes 333.5 Cores 373.6 Concluso 38

4 Canais e massalotes 441 Canais de enchimento 414.2 Massa otes 424.2.1 Mecanismo de formao de um rechupe 444.2.2 Objetivo do uso 464.2.3 Formas 474.2.4 Solidificao dirigida 495 Areias de moldao 555 1 Are ia slica-argilosa sinttica

-


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.ING O tmdio ...1.1 Areia base 555 1 2 Argila 565 1 3 Produtos de adio 57

Recuperao e regenerao 575 1 45 1 5 Propriedades 585.1 6 Controles 615 2 Outras areiasbase 625 3 Areias especiais 626 Ligas utilizadas em fundio 661 Ligas ferrosas 64 .e -

64 .6.1.1 Aos fundidos ao carbono .61 2 Ferros fundidos no ligados 65 e - .62 Ligas no ferrosas 686.2.1 Ligas de cobre 68 f """6 2 2 Ligas de alumnio 686 2 3 Ligas de zinco 696 2 4 Ligas de magnsio 70 _7 Fornos e fuso 717.1 Classificao segundo o tipo de aquecimento 717 2 Fornos eltricos 72 .. .7.3 Cubil 78 Defeitos em peas fundidas 798.1 Excrescncias met licas 808 2 Vazios 828 3 Descontinuidade de metal 83 _8 4 Defeitos de superfcie 84 _8 5 Peca incompleta 8586 Desvios de medida 859 Referncias bibliogrficas _87 _

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INl IAO FundioPRESENT O

A presente publicao constitui um dos textos-base utilizados no desenvolvimento doCurso Tcnico de Fundio, ministrado pela Escola Senai de Fundio MarcelinoCorradi , em ltana, Minas Gerais.

Este trabalho foi-redigido pela equipe tcnica da escola, a partir de estudos e pesquisasrealizadas no Centre Technique des Industries de la Fonderie - Paris, dedocumentao tcnica e publicaes editadas pela Editions. Techniques des Industriesde l Fonderie - Paris, e de cursos ministrados pela Ecole Superieure de Fonderie -Paris, alm de outras publicaes citadas na bibliografia.

O objetivo deste texto-base oferecer uma viso bsica sobre terminologia e processode fundio.


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INl:IAO Fundil

1 GENERALIDADESFundio o processo de fabricao de peas metlicas que representa o caminhomais curto entre a matria-prima metlica e as peas acabadas em condies de uso.

O processo de fundio para fabricao de peas consiste essencialmente em enchercom metal lquido a cavidade de um molde cujas dimenses e formas correspondem sdas peas a serem obtidas. Aps a solidificao e resfriamento obtm-se as peas comformas e dimenses geralmente quase definitivas pois em muitos casos as peasso usinadas antes de estarem em condies de utilizao

Pode-se dizer que no processo de fundio tem-se quanto ao metal apenas as etapasde fuso e solidificao entre a matria-prima slida e o produto semi-acabadoenquanto que nos demais processos clssicos de fabricao de peas metlicas taiscomo laminao forjamento estampagem e trefilao tem-se entre a matria-primaslida e o produto semi-acabado alm das etapas de fuso e solidificao umadeformao plstica por tratamento mecnico.Fundio um processo que permite a obteno de peas de formas complexas ouseja o processo de conformao de metais que permite a maior liberdade deformas.

As peas fundidas devem ter caractersticas dimensionais mecnicas e fsicoqumicas. Elas destinam-se s mais diversas indstrias .

1 1 Fabricao de uma Pea Fundida Atravs de Moldao Manua l

Pa ra estabelecer o processo de fabricao de uma pea fundida parte-se do desenhotcnico da pea cabada em condies de uso

A partir do desenho da pea usinada Figura 1 realiza-se o projeto que define tod o oprocesso de fabricao na fundio.

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INICI O Fundio --,-----. .. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 l l l....

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Figura 1

Concludo o projeto, passa-se confeco do modelo da pea, da caixa de mach o edos elementos do modelo necessrios preparao do molde, em cuja cavidade sevaza o metal lquido de composio qumica pr-determinada. De posse do modelo dapea, Figura 2 e dos elementos do modelo faz-se o molde.

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Figura 2

A preparao do molde, isto , a moldao manual constituda pelas seguintesoperaes bsicas:

operao: Preparao

Esta operao consiste em: verificar o estado de conservao do modelo e as particularidades da moldao: posicionar, sobre um estrado de madeira, uma caixa de moldao, inferior. o

modelo da pea e elementos do modelo Figura 3).IO

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IC O F ld;o

Co.xo i n f r ior Mede io_

Figura 3

Operao: Socagem da caixa inferi r

A socagem da caixa inferior consiste em:

Bcnc?da

envolver o modelo com areia de faceamento, comprimindo- contra o mesmo,com os dedos;

encher a caixa com camadas sucessivas de areia de enchimento, compactando com um soquete Figura 4 )

oquele r eio oe faceome toAreia de ench1rr entor

Figura 43 Operao: Realizao da superfcie de separao

Para realizar a superfcie de separao entre as caixas de moldao deve-se: virar a caixa inferior Figura 5); alisar a superfcie; polvilhar sobre a mesma um produto isolante de superfcie.


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INl IAO undio

Superfi c1e de seporoo

.. . . . . .. ~ ....... - ' - ' - ' ._. .____Figura 5

4 Operao Socagem da caixa superior

Aps a realizao da superfcie de sepa rao, deve-se: posicionar a caixa superior sobre a inferior; posicionar os outros elementos do modelo; encher a caixa superior com camadas sucessivas de areia, compactando-a com

um soquete (Figura 6).

Modelo do conol de descido

Modelo do conol de d1slribu1c

_ _ _ _ : : - " - - . . . . . . . - - - ~Figura 6

5 Operao: Extrao do modelo

Esta operao consiste em: re tirar os elementos de modelo salientes na superfcie da caixa superior; levantar, virar e colocar a caixa superior sobre uma superfcie plana; abalar o modelo da pea; retir-lo da caixa inferior (Figura 7); retirar os outros elementos do modelo.

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9

Figura 7

6 Operao: Acabamento do molde

O acabamento do molde consiste em consertar estragos observados nas paredesde sua cavidade.

7 Operao: Fechamento do molde

Esta etapa consiste em: colocar a caixa inferior sobre uma cama de areia preparada na rea de

vazamento; posicionar o macho na caixa inferior (Figura 8 . A confeco do macho ocorre paralelamente do molde

Mo cho/

Como do de r .eChc.i c, tocai 11 lllmento. . J ..

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Figura 8

retirar gros de areia soltos no fundo da cavidade, se for o caso; posicionar a caixa superior sobre a inferior (Figura 9)


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INEI O mdio

Figura 9

A cavidade principal do molde corresponde s dimenses e formas da pea aps asolidificao e o resfriamento da liga vazada na mesma, isto , a cavidade principal domolde corresponde pea bruta de fundio.

Operao: Lastragem do molde

Enchendo-se a cavidade do molde com metal lquido, este tende a levantar a caixasu perior. Para evitar esse levantamento, coloca-se um peso sobre a caixa superiorFigura 1O .

Peso de lastrar

Figura 10

Com a lastragem do molde termina a sua confeco, isto , conclui-se a moldao.O molde j lastrado encontra-se em condies de ser vazado Figura 11 .

14

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INICI O FundioA Figura 14 apresenta um esquema de seqncia da preparao do molde necessG.J obteno de uma pea bruta de fundio correspondente a um desenho tcr -co :.::.pea usinada.

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Figura 14


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-NEI O umfio12 Setores de uma Empresa de Fundio

Baseando nas pginas anteriores pode-se dizer que a fabricao de uma peafundida requer pelo menos os seguintes setores:

de projetos; de confeco e reparao de modelos caixas de macho e elementos de

modelo ou seja modelagem; de fabricao de peas fundidas ou seja a fundio propriamente dita.

A oficina de fundio pode se r dividida nas seguintes reas: de preparao de areias para a moldao; de moldao; de confeco de machos isto macharia; de preparao do metal lquido isto rea de fuso; de vazamento dos moldes; de rebarbao e limpeza isto rea de acabamento de peas.

Alm desses setores e reas mais diretamente ligados produo pode-se citartodo o setor administrativo os depsitos de matria-prima o depsito demodelos rea de expedio de peas e laboratrios para o sistema de controlesque deve acompanhar todo o processo de fabricao.

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INEI O undio~ U ~

2 MACHOS21 Definio

Macho uma parte do molde fabricada separadamente e colocada em suacavidade aps a extrao do modelo para:

se obter, de maneira mais econmica, formas internas ou externas de umapea;

faci litar a construo do modelo .

A Figura 15 mostra uma pea com uma forma interna de dimetro varivel. Parafacilitar a moldao dessa pea, utiliza-se um modelo (Figura 16 ) para obtenoda forma geral da cavidade do molde, na qual posicionado o macho, preparado,numa caixa de macho (Figura 17), paralelamente confeco do molde (Figura18)

Figura 15 Figura 16

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Figura 18

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INICI O undio

Mesmo que a forma interna de uma pea seja simples, pode-se evitar uma sadaacentuada (Figura 19) utilizando um macho (Figura 20). A sada acentuadadeformaria a pea.

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Figura 19

2 2 Qualidades

As qualidades exigidas de um macho so: resistncia mecnica; permeabilidade; insensibilidade umidade; refratariedade; compressibilidade; colapsibilidade.

2 2 1 Resistncia Mecnica

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Figura 20

Quanto resistncia mecnica , deve-se considerar dois aspectos: resistncia antes do fechamento do molde; resistncia aps o fechamento do molde.

Antes do fechamento do molde, o macho deve resistir ao esforo de sua extraoda caixa e aos esforos de manipulao e transporte at seu posicionamento nacavidade do molde.

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INEI O F D io

Aps o fechamento do mo lde o macho deve resistir a seu prprio peso e aosesforos estticos e dinmicos exercidos pelo metal lquido quando doenchimento d cavidade

2 2 2 P meabilidade

Permeabilidade de um macho a propriedade dele se deixar atravessar porgases. Quando o molde vazado o contato do macho com o metal quenteprovoca liberao de gases que pode causar defeitos de bolhas nas peas.Sendo permevel o macho faci lita a sada dos gases pelas marcaes evitandoque os mesmos passem pelo metal.

A Figura 2 mostra um esquema ilustrativo de um macho interno evidenciando anecessidade de um boa permeabilidade para que os gases saiam pela marcaoe no atravs da pea

Figura 2

A permeabilidade uma qualidade indispensvel aos machos sobretudo aosinternos

2 2 3 Insensibilidade Umidade

Antes ou depois de posicionados nos moldes os machos podem absorverumidade da atmosfera ou da prpria areia do molde. O aumento do teor em guapode:

2


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INICI O Fundio 1f "'

reduzir a coeso dos gros da areia o macho, causando suadesagregao;

aumentar a quantidade de gases desprendidos quando do vazamento dosmoldes.

Para atenuar estas dificuldades, os machos devem ser pouco sensveisumidade.

2 24 Refratariedade

Refratariedade de um macho a propriedade que traduz a sua resistncia atemperaturas elevadas. Esta uma qualidade importante, pois, durante u tempovarivel segundo sua localizao, o macho sofre os efeitos da elevadatemperatura do metal lquido seja por radiao durante o enchimento, seja porcontato direto.

2 2 5 CompressibilidadeDevido ao fenmeno de contrao das ligas no estado slido, as dimenses daspeas de fundio diminuem durante o seu resfriamento. Em conseqncia disso,os machos internos sofrem esforos de compresso Figura 22). Se eles foremmuito resistentes e no cederem, as peas podem trincar ou romper. Assim, osmachos devem ser compressiveis, ou seja, devem ceder aos esforos decompresso devidos contrao do metal no estado slido.

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Figura 22

2 2 6 Colapsibilidade

Diz-se que um macho tem boa colapsibilidade quando ele perde a resistnciamecnica aps a solidificao da pea. Exige-se esta qualidade dos machos paraque quando da limpeza das peas eles se desagreguem facilmente favorecendoa remoo da areia dos machos internos .

2.3 - Confeco de um Macho

O material normalmente utilizado para fazer um macho areia com composioadequada. Existem diferentes tipos de areia para machos. Uma das areiasutilizadas para confeco de machos - comumente chamada de areia C02 - constituda por uma mistura de:

gros de areia si licosa; silicato de sdio; gs carbnico

Primeiramente mistura-se a areia e o silicato de sdio e depois essa mistura atravessada por C02 que reagindo com o silicato a endurece.

Os machos podem ser feitos manualmente ou mecanicamente. Para ilustrar afabricao de um macho considera-se a seguir uma confeco manual de ummacho com areia C02


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INJCI O undio

O molde do macho a caixa de macho Figura 23) em cuja cavidade socadaa areia, devidamente preparada Figura 24).

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Figura 23

Figura 24

Aps a secagem da areia, raspa-se a sua superfcie externa e abrem-se furosou respiras n areia Figura 25), para facilitar o escoamento do C02 atravs damesma.

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Figura 25

A gasagem do C02 pode ser fe ita com auxlio de uma campnula (Figura 26).Tendo ocorrido o endurecimento, abre-se a caixa e retira-se dela o macho (Figura27) .

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Figura 26

.Il- ...c::c===--==--::::=::::::::::::======-==-1____-._-__--=-L .Figura 27


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ll IAO tnlo

3 MODELOS E CAIXAS DE MACHONa preparao de um molde utilizam-se modelos e caixas de macho. O modelode uma pea a se r obtida em fundio utilizado para dar forma e dimensescavidade do molde. A caixa de macho util izada para preparar os machos.

Os modelos e caixas de macho devem satisfazer as seguintes qualidades: exatido de formas e dimenses; permanncia de formas e dimenses com o decorrer do tempo; facilidade de extrao; bom estado de superfcie.

31 Sobreespessura de Usinagem

A mai ia das peas fundidas so usinadas aps a sua limpeza a fim de obterdimenses formas ou estado de superfcie pr-fixados. A usinagem se traduzpela remoo de material das peas.

Quando no desenho da pea a ser obtida em fundi o existe algum sinal deusinagem deve-se aumentar no modelo a espessura da face assinalada isto considera-se uma sobre espessura de usinagem.

Esse aumento de espessura tem como conseqncia o fato de que a peafundida maior que a pea usinada indicada no desenho.

Sinais indicando superfcietrabalhada conforme a normaABNT NBR 8404/84

Figura 28


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INICI O Funio

O valor da sobreespessura de usinagem funo da liga a ser utilizadaenchimento do molde, das dimenses da pea e do processo de moldao.

A sobreespessura de usinagem nas partes superiores do molde deve ser maiordo que nas inferiores porque podem recolher algumas impurezas como escna.gros de areia, pelcula de xido que podero, ento, ser retiradas na usinagem.

O diagrama da Figura 29 indica o valor recomendado para sobreespessura deusinagem em funo da superfcie equivalente a ser usinada e da natureza daliga. Segundo este diagrama , se uma superfcie a ser usinada numa pea de aoequivale a uma rea de 450 mm x 450 mm 450 , o valor recomendado parasobre espessura de usinagem 6,7 mm.

Figura 29

3.2 ontrao Linear

Durante o resfriamento da pea no molde, aps a sua solidificao, ocorre umacontrao, isto , a pea s lida tem, temperatura ambiente, dimensesinferiores s da cavidade do molde F igu ra 30). Nota-se uma folga f entre aspa redes da cavidade e a superfcie da pea fria.

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Figura 30

Na realidade, durante o resfriamento da pea entre a temperatura de fim desolidificao e a temperatura ambiente, ocorre contrao volumtrica, mas, naprtica, considera-se a contrao linear, ou seja , a diferena entre as dimenseslineares da pea temperatura ambiente e as da pea imediatamente aps asolidificao, isto , as dimenses lineares da cavidade do molde

Como as d imenses da cavidade do molde so as do modelo da pea, deve-seter dimenses lineares do modelo diferentes das da pea bruta de fundio.Portanto, na confeco do modelo, para compensar a contrao do metal noestado s lido, as dimenses indicadas no desenho da pea devem ser mudadas.A contrao linear funo:

natureza do metal; forma da pea; concentrao de massa da pea.

A contrao de um fe rro fundido comum menor que a de um ao. Em peascompridas e finas, nota-se maior contrao que em peas macias. Numa mesmapea, a contrao em partes finas maior que em partes espessas.

Na prtica , so adotados valores mdios de contrao expressos pelo coeficientede contrao linear. Desejando-se obter uma pea fundida, conforme o desenhoda Figura 31, com uma liga cujo coeficiente de contrao linear seja 1%, asdimenses do modelo devem ser as da Figura 32.


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INICIAO Fundio

1 34

lFigura 31

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Figura 32

Para evitar o clculo das cotas, considerando-se a contrao linear, pode-seutilizar metros de contrao cujas divises j levam em conta o aumento relativo contrao, como indica a Figura 33.

Metros de contrao correspondentes a um coeficiente de contrao linear de1 ,1 ,5 e 2 tm comprimentos reais, respectivamente, iguais a 1.01 O, 1.015 e1.020 mm.

1CX>.J Acresc:rn o Jt _J ()nn

Figura 333.3 Sada

.-. -.-............................~................................ara facilitar a extrao do modelo e do macho, necessrio dar s suas paredesuma inclinao ou sada.

Sada de um modelo , portanto, a inclinao que se d s suas paredes nosentido de sua extrao, a fim de reduzir o atrito entre suas paredes e as domolde. Um modelo sem sada (Figura 34a) ou um modelo com contra-sada(Figura 34b) quebra a areia quando retirado do molde, enquanto que um modelocom sada (Figura 34c) no estraga as paredes do molde.

30

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....................


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A sada pode ser expressa em:

(b}Figura 34

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porcentagem (Figura 35a); A ' r' e / ,.; ('P r-/ , graus (Figura 35b ; _ : milmetros (Figura 35c).

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Pode-se dar a sada por:J acrscimo (Figura 36a);2 desbaste (Figura 36b );

compensao (Figura 36C).r .:zc.o.., 1 , .,,(. t '.4 J i 1

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(a) (b)Figura 36

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(c)

Na sada por acrscimo aumentam-se as cotas, na sada por desbaste diminuemse as cotas e a sada por compensao tem uma parte por acrscimo e outra pordesbaste. Nos modelos usa-se, geralmente, sada por acrscimo; nas marcaes,sada por desbaste, e em nervuras, sadas por compensao.

A sada deve ser de tal forma que altere o mnimo possvel o peso e a forma dapea. A sada normal de 2 ou 3%. As marcaes na parte de baixo dos moldestm sada de 10% e na parte de cima dos moldes 20%. Nos modelos de pequenaaltura, a sada de 5% e nos modelos muito grandes de 1%. Nas placas-modelo,a sada de 0,5%, isto , quase nula.Nas marcaes cilndricas de dimetro inferior a 30 mm, para facilitar a fabricaodos modelos, aconselha-se a forma da Figura 37(a), em lugar da forma da Figura37(b).

1 ' / .- .... -.,.j ~- ... . . / ~ \\/[ / , \ /


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3 4 Marcaes

Marcaes em modelo so partes salientes que aps a moldao deixam suaimpresso no molde, permitindo o posicionamento dos machos. s marcaes domode lo correspondem as marcaes dos machos. H tambm as marcaes queservem para posicionar machos entre si. As marcaes contribuem para:

o perfeito posicionamento dos machos; dar estabilidade aos machos; dar sada aos gases dos machos.

As dimenses e as formas das marcaes dependem: da posio do macho no molde; do peso do macho; dos esforos que o macho sofre durante o vazamento o metal no molde; da srie de peas que devem ser produzidas; da preciso dimensional da pea; da necessidade de facilitar a sada dos gases do macho.

As marcaes simples so as marcaes de um macho que d a forma interna deum furo passante horizontal ou vertica l A Figura 38 apresenta um modelo commarcao horizontal e o molde fechado obtido com este modelo.

MO ELO MOl Df

Figura 38Geralmente, o comprimento das marcaes de mesmo valor que o dimetro domacho, isto , C :: D Figura 38).Nas extremidades, as marcaes so abauladas ou com sada.


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Nl IAO Fundio

Entre as paredes do molde e a marcao do macho deve haver uma folga oa Gevitar a quebra do macho ou do molde quando do seu fechamento (Figura 39).

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Co rdo de lfedocoi ESotiodegrHes---

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Figura 41 Figura 42A marcao cnica nas caixas inferior e superior Figuras 43 e 44)

Molde

. .Morcoco inferior d ; ~ c h o : .. ,.; ....

Figura 4

~ 1 o d c

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Figura 44


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Para assegurar o equilbrio do macho e evitar uma marcao muito comprida,pode-se utilizar a forma indicada na Figura 48

. .' . ' . . ' . . ...i : .... . : : .l : : .... ...

Figura 48

3.5 ores

Para que se possa distinguir as superfcies a serem usinadas, as marcaes, aspartes destacveis e a liga da pea correspondente ao modelo pintam-semodelos e caixas de macho segundo a norma ~ N T NBR 6212/82.

O quadro seguinte indica as cores normalizadas em fundio:


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INU IA O Fun io

Quadro 1Den ominao Peas fundidas em

Ferro Ao Ligas Ligas OutrasFundido Cu prosas Leves LigasSuperfciesexternas de Vermelho Azul Laranja Alumnio Vernizmodelos e caixas ou cinza incolorde macho. claroSuperflciecorrespondendos sobre Amarelo Amarelo Vermelho Amarelo Amareloespessuras deusinagem.Nervuras e Alumnio Vernizreforos Vermelho Azul Laranja ou cinza incoloreliminados aps hachurado hachurado hachurado claro hachuradoa fundio da de preto de preto de preto hachurado de pretopea. e pretoMarcao demodelos, caixasde macho e Preto Preto Preto Preto Pretopartes internasda caixa e )macho.Faces e sedes desuplementos Verde Verde Verde Verde VerdedestacveisReforo demodelo a ser Madeira natural sem tintapreenchido namoldao

3 6 oncluso

O modelo de uma pea Figura 49) difere da pea usinada Figura 50) pronta p rsua utilizao, devido a:

sobre espessura de usinagem; contrao linear; sada; marcaes.

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Figura 49

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Figura 50

Por outro lado, a pea bruta de fundio (Figura 51) difere do modelo porque nelaj ocorreu a contrao e as marcaes no existem, pois o macho utilizado nomolde (Figura 52) e destrudo na desmoldagem possibilitou a obteno da formainterna da pea .

Figura 5 Figura 52

A cavidade da caixa de macho (Figura 53) e, conseqentemente, o macho (Figura

39


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Nl undio

54 tm dimenses diferentes das da forma interna da pea usinada, pois naconstruo da caixa de macho considera-se tambm a sobre espessura de

inagem, a contrao linear, a sada e as marcaes.

/ '---1-- / I...--.-- /. ; . / /. . _ . . ~ / /Figura 53 Figura 54

Os modelos e as caixas de macho utilizados em moldao manual so,geralmente, construdos com madeira, mas outros materiais como resina sinttica,gesso, isopor e metal podem tambm ser empregados na confeco de modelose caixas de macho.

4


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4 CANAIS E MASSALOTES

Para a confeco de um molde, preciso que se tenha o modelo correspondente pea a ser obtida, as caixas de macho necessrias e os elementos de modelodos chamados canais de enchimento e massalotes.

4 1 Canais de Enchimento

O sistema de canais de enchimento formado pelos condutos por onde passa ometal lquido que vai preencher a cavidade do molde. Este sistema de canaisdeve ser dimensionado de tal forma que o metal lquido limpo preencha acavidade do molde a uma dada temperatura e durante determinado intervalo detempo, a fim de conseguir peas ss.

A Figura 55 apresenta um sistema de canais de enchimento onde se indicam osdiferentes elementos que o compem

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1 ~ e m o O< eti nco ... ano


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..Nl IAO FundioO metal lquido vazado no funil, que se situa na superfcie o molde, desce at onvel do canal de distribuio. Deste, o metal passa, atravs dos ataques. cavidade corresponden te pea.Utiliza-se a cmara ou sistema de reteno de escrias para assegurar oenchimento da cavidade com um metal limpo.

42 Massalotes

O metal lquido vazado na cavidade do molde a uma temperatura superior temperatura de incio de solid ificao, isto , vaza-se o molde com metalsobreaquecido.

A diferena entre a temperatura de vazamento e a de inicio de solidificaocorresponde ao valor do grau de sobreaquecimento do metal lquido no instantedo vazamento.

Aps o enchimento do molde, ocorre resfriamento do metal em trs etapas: da liga no estado lquido; da liga durante a sua solidificao; da liga no estado slido at a temperatura ambiente,

sendo que cada uma destas etapas geralmente, acompanhada por umacontrao do metal.

Imediatamente aps o vazamento de um molde, tem-se a cavidadecompletamente preenchida por metal lquido Figura 56) que inicia seuresfriamento com uma conseqente contrao.

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~ r ~Figura 56

As partes mais finas solidificam-se antes que as mais espessas. Numa mesmaseo, a solidificao progride da periferia para o centro da pea e uma certaquantidade de liga lquida fica envolvida por metal j solidificado (Figura 57).

Devido contrao desse lquido restante, ao terminar a solidificao da peanota-se uma cavidade em seu interior, isto , tem-se um rechupe (Figura 58).

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Figura 57

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Figura 58B


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INl I OFuno-f "'

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Com o resfriamento at a temperatura ambiente, ocorre contrao da pea noestado slido, tendo, como conseqncia, o aparecimento de uma folga entre asparedes da cavidade do molde e a superfcie da pea Figura 58).

Portanto, devido contrao , obtm-se uma pea com rechupes, superfcieirregular e dimenses incorretas, isto , obtm-se uma pea defeituosa. Paraconseguir uma pea s necessrio compensar a contrao.

Para compensar a contrao que se processa durante o resfriamento no estadolquido e durante a solidificao, necessria uma reserva de metal lquido,adjacente pea, chamada massalote.

421 Mecanismo de Formao de um RechupeAps o enchimento do molde, inicia-se a solidificao o metal com a formaode uma casca de metal s lido Figura 59) cuja espessura aumentaprogressivamente Figura 60).

O metal lquido resfria-se e tem sua contrao compensada por metal provenientedo sistema de cana is.

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l1qu11jC. , , .

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Figura 59

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40/82

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- 1r-....... i'': .

L._. :_....... ..._ ::.. . .. .. , - 1) . .. ' l. -- ---;Figura 60

A partir de determinado instante, ocorre a solidificao do ataque N, isolando nointerior da pea uma certa quantidade de metal lquido (Figura 61) que sesolidifica e contrai (Figura 62).

Figura 61

., :;e r - r - - - j: _ \ - 1

- - - -_____ .. . 1. ~------1___. . -- : : -- iL / .. _jFigura 62

Quando a solidificao termina, constata-se a existncia de um rechupe (Figura63, pois a contrao ocorrida at ento no foi compensada pela chegada demais metal lquido, isto , a pea no foi alimentada .


41/82


42/82

'

Para alimentar uma pea de maneira satisfatria e econmica o sistema dealimentao isto os massalotes devem atender as seguintes exigncias:

localizar-se junto s partes da pea que se solidificam por ltimo; solidificar-se depois das partes da pea que eles tm que alimentar; conter quantidade de metal lquido suficiente para compensar a contrao

das partes da pea a serem alimentadas; atuar com presso mxima durante todo o perodo de solidificao da

pea; ter o menor volume possvel a fim de reduzir o custo.

4 2 3 Formas

Os massalotes podem ser classificados em: massalotes diretos e massalotes laterais; massalotes abertos e massalotes cegos; massalotes lineares e massalotes aneliformes

Classificam-se como massalotes diretos os que possuem seo de ligao numasuperfcie superior da pea e como massalotes laterais aqueles cuja seo deligao situa-se numa superfcie lateral da pea.

Massalote aberto aquele cuja cavidade comunica-se com a atmosfera emassalote cego o que possui cavidade que no atinge a superfcie da caixasuperior. As Figuras 67 68 69 e 70 apresentam respectivamente as formas deum massalote:

direto aberto; direto cego; lateral aberto; lateral cego.


43/82

INl IAO Fundio

Figura 67 Figura 68 .....

( l i ~1 J.____ .... -_ ~ I

Figura 69 Figura 70

Massalote linear Figura 71) o que possui uma seo de ligao que se .estendeao longo de uma face da pea. Massalote aneliforme Figura 72) tem a forma deum anel e sua seo de ligao acompanha a forma da pea.

Figura 7

48

-....-

.......

...----..- .-..- .---- ...-....

....-....- .. ..--.-


44/82

eFigura 72

4 2 4 Solidificao DirigidaUma pea fundida possui sees de diferentes espessuras. Normalmente spartes mais finas solidificam-se antes que as mais macias e dessa forma umaparte mais macia alimenta as partes mais finas que lhe so adjacentes. Por issoo massalote deve localizar-se na parte da pea que se solidifica por ltimo poisesta no alimentada por nenhuma outra parte da pea.

Portanto a ordem de solidificao das diferentes sees de uma pea deve serdas mais afastadas para a mais prxima do massalote isto deve-se ter umasolidificao dirigida da pea para o massalote

A Figura 73 apresenta uma pea que possui sees com trs espessurasdiferentes. Em cada uma das sees traou-se um circulo inscrito. Quanto menoro dimetro do crculo inscrito mais rapidamente solidifica-se a seocorrespondente .

Como d 1 > d2 > d3 a ordem de solidificao : seo C; seo B; seo A.

A seo C alimentada pela seo B e esta pela seo A. Para evitar a formao


45/82

INICI O Fumfio

de rechupe na seo A, o massa lote M fornece-lhe metal lquido desde o final doenchimento do molde at o final da solidificao da pea. Tem-se, portanto, umasolidificao dirigida da seo C ao massalote M.

tdl

\/

AoO>::

d -:: /Oo 8V

' /e

Figura 73

Na pea da Figura 74, tem-se d1> d2 e d2 e d2 < d3 A ordem de solidificao dasdiferentes sees

seo B; seo C; seo A.

50

-

l

'1 111

"1 11t 'l


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INEI O 1nlo

A seo A alimentada pelo massalote M e a seo B pela seo A. Mas, como aseo B solidifica-se antes da C, esta no alimentada, por isso, forma-se urechupe R nesta ltima seo.

Portanto, apesar da utilizao de massalote no se evita a formao de rechupena pea.

B

e

Figura 74

B

/\ R

51


47/82

INEI O Ftmdio

Pode-se resolver a dificuldade apresentada na pea da figura anterior utilizandoalgum dos seguintes recursos:

mudana da posio da pea no molde; uso de produto exotrmico; uso de resfriador; mudana da forma da pea.

No primeiro caso, moldando-se a pea no sentido horizontal e alimentando aseo A com um massa lote M1 e a seo C com um massalote M2 (Figura 75)consegue-se dirigir a solidificao da seo B para cada um dos massalotes eevita-se a formao de rechupe na pea.

\V L

\ f r . ~ A C --. r

Figura 75

Deixando inserida no molde uma plaqueta exotrmica, a nvel da seo B, ocontato do metal quente com o produto exotrmico libera calor e, comoconseqncia, atrasa-se a solidificao da seo B para que a ordem desolidificao seja:

Seo C; Seo B; Seo A; Massalote M.

Em lugar de retardar a solidificao da seo B pode-se acelerar a solidificaoda seo C, a fim de obter a solidificao di rigida da seo C para o massalote M

5

fl


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Acelera-se a solidificao de determinada seo quando se intensifica avelocidade local de extrao de calor isto quando se usa resfriador

A Figura 76 ilustra a formao de casca de metal slido quando: emprega-se apenas o massalote M e form a-se rechupe na seo C; utiliza-se plaqueta exotrmica para di rigir a solidificao e evita-se a

formao e rechupe na pea; utiliza-se resfriador para dirigr a solidificao e evita-se a formao de

rechupe na pea.

Figura 76


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INl IAO FundioPara obter solidificao dirigida da seo C para o massalote M, pode-se tambmalterar a forma da pea na seo B, prevendo-se uma sobre espessura de metalde ta l forma que se obtenha d1> d 2 > d 2> d3 (Figura 77 .

A

B\ \

1\

M

Figura 77

oOO....O

-g 1o(/)

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....

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4


50/82

5 AREIAS DE MOLDAO

Os materiais utilizados na fabricao de moldes em fundio so, principalmente,areia e metal. Os moldes metlicos so empregados sobretudo, em fundio sobpresso e em fundio em coquilha.

A grande maioria da tonelagem de fundidos obtida em moldes confeccionadosbase de areia, em moldao manual e mecanizada .

Uma areia de moldao constituda essencialmente por gros refratrios daareia-base e pelo aglomerante destes gros. H variedade tanto de areia-basecomo de aglomerantes

5.1 Areia Slico Argilosa SintticaEntre as areias de moldao, uti liza-se mais comumente a areia slica-argilosasinttica ou areia a verde, cuja areia-base a slica e cujo aglomerante umamistura de argila e gua .

5.1.1 Areia BaseA slica de densidade relativa igual a 2,65 funde-se a 1.725 C. Os gros de slicacacaracterizam-se pela forma, estrutura e dimenso. Quanto forma, os gros deslica podem ser arredondados, angulares ou subangulares (Figura 78) e, quanto

estrutura, eles podem ser compactos ou aglomerados (Figura 79).

A determinao da forma e estrutura dos gros feita pela anlise dos mesmosem microscpio estereoscpico


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. .

. ...-Nl I O ndio

Gros arredondados Gros subangularesFigura 78

Gros compactosFigura 79

Gros regulares

Gros aglomerados

Quanto s dimenses os gros so classificados pelo tamanho mdio dos deuma amostra utilizada no ensaio de granulometria. O tamanho mdio dos gros traduzido pelo ndice ou mdu lo de finura da areia-base calculado segundo omtodo de ensaio. Quanto maior o mdulo de finura mais fina a areia isto menor o tamanho mdio dos gros. Desta forma uma areia de mdulo 90 AFS mais fina que uma areia de mdulo 60 AFS.

51 2 ArgilaArgila um material constitudo por silicatos de alumnio hidratados. A argila tema propriedade de absorver gua adquirindo plasticidade e coeso. Existemdiferentes tipos de argi la Em fundio utiliza-se geralmente as bentonitas sob aforma de partculas de dimenses inferiores a 0 02 mm ou seja 20 m.

6

---.................................. ...........................


52/82

Adicionando-se gua a uma mistura de gros de slica e argila esta absorve agua e por ao mecnica envolve os gros de slica ligando-os entre si isto aglomerando-os. Uma areia assim preparada pode ser trabalhada ou sejautilizada na moldao. Uma areia nova preparada para moldao pode ter aseguinte composio:100 partes de slica

1O partes de argila3 partes de gua.

5 3 Produtos de Adio

Alm da areia-base da argila e da gua costuma-se adicionar areia demoldao outros produtos a fim de melhorar alguma propriedade da mesma

Existem diferentes aditivos para areia de moldao. Todos eles apresentamefeitos colaterais positivos ou no. Por isso recomenda-se prudncia m suautilizao. Como efeitos positivos - que ocorrem devido utilizao de produtosde adio - podem ser citados:

reduo de reaes entre molde e metal; melhoria de acabamento superficial; melhoria de resistncia a temperaturas elevadas; maior facilidade de desagregao da areia na desmoldagem.

5 1 4 Recuperao e Regenerao

Tendo sido usada na confeco de um molde uma areia slica-argilosa recuperada e regenerada para utilizao posterior. Geralmente aps adesmoldagem a areia:

encontra-se quente e seca; apresenta torres; contm pedaos metlicos.


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INICI O umlio

A recuperao dessa areia consiste em eliminar os pedaos metlicos quebrar ostorres resfriar se necessrio peneirar e estoc-la.

Devido ao aquecimento da areia com o vazamento dos moldes parte da argila queimada perde a capacidade de absorver gua e conseqentemente o seupoder aglomerante.

A regenerao da areia recuperada consiste em prepar-la a fim de conferir lhenovamente as propriedades necessrias a uma areia de moldao. Isto atingido ao acrescentar areia recuperada uma quantidade de argilacorrespondente queimada e gua. Esses constituintes so misturados demaneira homognea e em seguida a areia distribuda na rea de moldao. Sefor o caso introduz-se na regenerao o ou os produtos de adio.

515 Propriedades

Como propriedades requeridas de uma areia de moldao e principalmente deuma areia slica-argilosa podem ser citadas:

moldabilidade; resistncia mecnica; permeabilidade.

A moldabilidade a propriedade que traduz a facilidade da areia em reproduzirtodas as formas do modelo. A Figura 80 ilustra o enchimento de uma cavidadecom trs amostras de areia no socada. Observa-se que a areia da amostra apossui melhor moldabilidade que a areia das duas outras amostras.

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Figura 80

i. r __J.L ~ /

Um aspecto dessa propriedade a aptido socagem, que corre sponde a umacompactao homognea nas diferentes partes de um molde. A Figura 81 ilu strao comportamento de duas areias aps socagem de mesma intensidade. Diz-seque a aptido socagem da areia a melhor que a da areia b

..1 L_~ i _ t_-_-L I L__- - l ___IJ

Figura 81

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Resistncia mecnica da areia a sua resistncia aos esforos de extrao domodelo, manipulao do molde, colocao de machos e ao fluxo de metal duranteo vazamento. A areia dos moldes a das Figuras 82 e 83 possui melhor resistnciamecnica que a areia dos moldes b. Uma areia ideal deveria ser lquida, durante amoldao, para melhor reproduzir as formas do modelo; slida, entre a extrao

59


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....NICI O Fundio

do modelo e a solidificao do metal vazado no molde; e compressvel, aps asolidificao, para no se opor contrao da pea que se resfr ia.

l ... ...... ; .. ......(a)

Figura 82

ll -lr- ... - 1 ~ l L __n____JlT I l 1

1 -(e)

Figura 83

1~:. , ._;., - ...... ~ . . . . ; ; . . ...; ......; ' - ' - o4.>

(b)

(d)

Com o enchimento dos mo ldes, gases provenientes: do r contido na cavidade; da combusto dos produtos componentes da areia; da evaporao da gua da areia do metal em solidificao

no devem ficar envolvidos por metal, pois causariam defeitos nas peas. Parapermitir a sada dos gases, a areia do molde deve ter boa permeabilidade (Figura84 .

6

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.

Figura 84

5 1 6 Controles

Para determinar as caractersticas da areia-base, a constituio de uma areiarecuperada e as propriedades de uma areia p r ~ p r d para a moldao so fe itosensaios e anlises. Controla-se, assim, a areia de moldao. Quanto areiabase, interessa determinar principalmente:

forma e estrutura dos gros; mdulo de finura.

Numa areia usada, recuperada, controlam-se geralmente: o teor total em argila; o teor em matrias volteis; a proporo de argila ativa, isto de argila no queimada.

Numa areia preparada para a moldao, controlam-se geralmente: a umidade; a moldabilidade; a permeabilidade; a res istncia compresso e ao cisalhamento.

61


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INICI O Fundio ~ ~ = =

5.2 Outras Areias Base

Alm da slica, outras areias-base so empregadas em fundio, mas em menorescala, devido a seu custo mais elevado.A zirconita um silicato de zircnio. Possui densidade igual a 4,7 e ponto defuso 2.500 C.A cromita constituda principalmente por xidos de cromo e ferro. Possuidensidade da ordem de 4,5 e ponto de fuso igual a 2.200 C.A olivina um mineral constitudo essencialmente por ortosilicato de magnsio ef rro. Possui densidade da ordem de 3,4 e ponto de fuso igual a 1.800 CApresenta uma colorao verde-oliva, razo de seu nome.A chamote uma argila refratria calcinada, britada e classificada.A areia corindon artificialmente obtida pela fuso de bauxita com baixo teor emslica. constituda por aproximadamente 95 Ab 3. Possui densidade da ordemde 4,0 e ponto de fuso igual a 2.000 C.5.3 Areias Especiais

As areias de moldao no aglomeradas por argila e gua so chamadas areiasespeciais. Entre as areias especiais utilizadas em moldao pode-se citar:

areia cimento constituda por slica, cimento e gua; areia silicato de sdio - C02 em que a cura se d ao gasar com C02 umamistura constituda por slica e silicato de sdio; areia furnica constituda por slica, resina furnica e catalisador; areia hell constituda por gros de slica cobertos por resina. Sua cura d

se quando esta mistura aquecida.

6

f "'ff"'


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6. LIGAS UTILIZADAS EM FUNDIOAs peas fundidas so constitudas por ligas metlicas. Uma liga metlica umsistema fsico-qumico contendo mais de um elemento sendo que pelo menos umdeles metal. As ligas metlicas utilizadas em fundio dividem-se em doisgrandes grupos:

ligas ferrosas; ligas no ferrosas

Ligas ferrosas so aquelas em que o ferro o principal elemento da composioqumica. Para situar entre si as diferentes ligas citam-se a seguir referncias de:

composio qumica; temperatura de fuso; coeficiente de contrao linear; peso especfico; limite de resistncia trao; alongamento aps ruptura.

Limite de resistncia trao e alongamento aps ruptura so caractersticasmecnicas determinadas num ensaio de trao. Este ensaio consiste em tracionarum corpo de prova at ruptura .

O limite de resistncia trao dado pela expresso:

L oe o alongamento aps ruptura por: A = x 100L

Nestas expresses tm-se:

Fm carga mxima suportada pelo corpo de prova tracionado at a ruptura8 rea inicial da seo reta da parte til do corpo de provaL distncia inicial entre duas referncias situadas na parte til do corpo de

prova63


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INICI O Fumio

Lr distncia entre as mesmas referncias aps a ruptura

O alongamento aps ruptura traduz a capacidade de deformao do material.6.1 Li gas Ferrosas

As ligas ferrosas so classificadas em aos e ferros fundidos. Os aos e fe rrosfundidos comuns so basicamente ligas constitudas pelos elementos: ferro,carbono, silcio, mangans, fsforo e enxofre. Quando so includos,voluntariamente, outros elementos ou algum desses em teores mais elevados, afim de melhorar caracters ticas fsico-qumicas ou mecnicas, tm-se aos eferros fundidos ligados.

6.1.1 os fundidos ao Carbono

Estes so aos comuns, isto , aos que no apresentam elementos de liga.Como referncia de composio qumica podem ser citados:Carbono 0,10 - 0,60SilcioMangansFsforoEnxofre

0,10 - 0,500,30 - 0,80

0,050,05

Ferro em teor necessrio para completar 100 de liga.

A temperatura de fuso dos aos carbono da ordem de 1.500'C.

O seu coeficiente de dilatao linear da ordem de 1,8 - 2 ,enquanto que opeso especfico no estado slido de 7 9 kgf/dm3.

As faixas de limite de resistncia trao e alongamento aps rupturaso,respectivamente, da ordem de 400 - 500 MPa e 18 - 25 .

..........f 9.,.e .

...

......,..e-f1 IA... '..............................-..... .....


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.

6.1.2 Ferros Fundidos No Ligados

Os ferros fundidos no ligados so constitudos pelos mesmos elementos que osaos carbono, mas com teores em faixas diferentes. Como referncia decomposio qumica citam-se:Carbono 2,40 - 3,80SilcioMangansFsforoEnxofre

0,8 - 2 ,20,20 - 0,80

< 0 ,30< 0,15

Ferro em teor necessrio para completar 100 de liga.

Os ferros fund idos no ligados podem, ou no, apresentar carbono livre em suamicroestrutura. Esse carbono livre, de colorao escura, chama-se grafita. Osferros fundidos que no apresentam grafita so chamados ferros fundidosbrancos e os que a apresentam so classificados segundo a forma dessa grafita,que pode ser:

lamelar (Figura 85); esferoidal (Figura 86); ve rmicular (Figura 87 ; nodular (Figura 88)

- - 4tFigura 85 Figura 86

6


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NICI O Fumfio

Figura 87 Figura 88

A forma natural da grafita a lamelar O ferro fundido no ligado com grafita sob aforma de lamelas denominado ferro fundido cinzento e representado por FC

A realizao de determinadas operaes no metal lquido, pouco antes dovazamento, promove a precipitao do carbono sob a forma de grafita esfero idalou vermicular. Os ferros fundidos assim obtidos so chamados, respectivamente,ferro fundido com grafita esferoidal e ferro fundido com grafita vermicular.

O ferro fundido com grafita em ndulos denominado ferro fundido malevel. Afabricao de uma pea em ferro fundido malevel compreende ,obrigatoriamente, duas etapas:

obteno de peas brutas de fundio em ferro fundido branco; realizao de um tratamento trmico para tornar maleve l o ferro fundido;

como conseqncia ocorre a formao de grafita em forma de ndulos.

Existem dois tipos de ferro fundido ma level: de ncleo branco; de ncleo preto.

Tratamento trmico um ciclo trmico a que so submetidas as peas no estadoslido. Um ciclo de tratamento trmico Figura 89) consiste em:

aquecimento a determinada temperatura; manuteno a essa temperatura durante certo tempo; resfriamento.

.

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.......-- ..-

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TI C

- .- ( h )Figura 89

Os ferros fundidos maleveis e os ferros fundidos com grafita esferoidalconstituem os ferrosa fundidos dteis, pois apresentam alta dutilidade quandocomparados ao ferro fundido cinzento e ao ferro fundido branco.

A realizao de tratamentos trmicos em peas brutas de fundio conduz alterao de suas caractersticas. Nota-se, assim, que a composio qumica no o nico fator que determi na as caractersticas de utilizao de uma peafundida, pois estas dependem de:

composio qumica; condies de solidificao e resfriamento; condies de elaborao do metal lquido; tratamentos trmicos.

O quadro seguinte relaciona, a ttulo indicativo, algumas caractersticas de ferrosfundidos:

Quadro 2Ferro Temp. de Coef. De Peso LR %AFundido fuso (C) contrao especfico (MP a)linear (%) (kgf/dm3

Cinzento 1150 1 7,3 100 400 oEsferoidal 1200 1,2 7,2 380 - 900 2 - 15Malevel 1300 2 7,7 350 - 700 2 - 18


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INR IAD Fundio

6.2 Ligas NoFerrosas

Ligas no-ferrosas mais utilizadas em fundio: ligas de cobre; ligas de alumnio; ligas de zinco; ligas de magnsio.

6.2.1 Ligas de Cobre

As ligas de cobre so principalmente: liga de cobre e estanho chamada bronze, contendo de 5 a 20 de

estanho; liga de cobre e zinco chamada lato, contendo de 1Oa 40 de zinco; liga de cobre e alumnio chamada cupro-alumnio , contendo de 5 a 12 de

alumnio.

O quadro seguinte relaciona, a ttulo indicativo, algumas caractersticas de ligasde cobre:

Quadro 3Liga Temp. de Coef. De Peso LR %Afuso (C) contrao especfico (MPa)linear ( ) (kgf/dm3

Cu-Sn 950- 1050 1,2 - 1,5 8 8- 9,3 150- 300 5 - 30Cu-Zn 900 - 1000 1,5 - 1,8 8,5 150- 700 10-20Cu-AI 1050 1,4 - 1,5 7,5 500 - 600 5 - 16

6.2.2 Ligas de Alumnio

As principais ligas de alumnio so: liga de alumnio e silcio, contendo de 3,5 a 22 de silcio; liga de alumnio e cobre, contendo de 5 a 10 de cobre; liga de alumnio e magnsio, contendo de 3 a 10 de magnsio:

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INll O i r

hga de alumnio e zinco, contendo 5 de zinco.

O quadro seguinte re laciona, a ttulo indicativo, algumas caractersticas de ligasde alumnio:

Quadro 4Temp. de Coef. De Peso LRLiga fuso (C) contrao especfico (MP a) Alinear( } (kgf/dm3}AI -Si 650- 700 1,1 - 1,3 2,6 - 2,7 100- 200 0,5 - 4

AI-Cu 600- 650 1,2 - 1,4 2,8 - 2,9 150- 300 0,2 - 5Al-Mg 600 - 650 1,1-1,4 2,6 - 2,7 150- 200 4 - 7Al-Zn 660 1,5 2,8 200 4

623 Ligas de Zinco

As principais ligas de zinco so: liga de zinco e alumnio, contendo 4 de alumnio, conhecida como liga

ZAMAK; liga de zinco e alumnio, contendo de 11 a 13 de alumnio, conhecida

como liga ILZRO- 12; liga de zinco, alumnio e cobre, contendo aproximadamente 4 de

alumnio e 3 de cobre, conhecida como liga KAYEM.

O quadro seguinte relaciona , a ttulo indicativo, algumas caractersticas de ligasde zinco:

Quadro 5Liga Temp. de Coef. De Peso LR Afuso (C) contrao especfico (MPa)linear ( ) (kgf/dm3ZAMAK 386 0,4 - 0,5 6,65 300 3 8

ILZR0-12 43 ,0 0,9 - 1,2 6,0 300 4KAYEM 360 - 390 0,6 - 1 6,65 200 1 - 2

69


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7 FORNOS DE FUSOOs fomos de fuso utilizados em fundio possuem d iferentes formas e fontes deaquecimento

7 1 Classificao Segundo o Tipo de AquecimentoSegundo o tipo de aquecimento os fornos de fuso podem ser classificados em :

fornos a leo; fornos a gs ; fornos eltricos; fornos a coque.

A Figura 90 apresenta um forno de cadinho tipo poo aquecido pela queima deleo combustvel e a Figura 91 mostra um forno de cadinho tipo poo aquecidopela queima de coque.

Figura 90

Figura 91

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.......

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68/82

letrodo

8ico oevozcrnel l

q ~ i d o

\\

Figura 95

Nos fornos eltricos de induo, a corrente eltrica alternada que passa por umabobina gera corrente eltrica induzida na carga metlica que, por sua resistnciaeltrica, aquecida, fundida e sobreaquecida.

Os fornos eltricos de induo dividem-se em dois tipos: forno de cadinho (Figura 96); forno com canal (Figura 97) .

80 b no eltr co

Figura 96

73


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NlCI O umfio

Cgd nhoMe tal l1qu1do

Ccnol

Figura 97

7.3 ubil

Cubil o forno de fuso tpico das fundies de peas em ferro fundido cinzento.Enquanto que os outros tipos de fornos de fuso podem ser utilizados para fund irdiferentes ligas no cubil funde-se apenas ferro fundido.

O cubil um forno tipo coluna ao longo da qual distinguem-se as partes: ps-suporte do forno; cadinho; coluna propriamente dita; chamin.

A Figura 98 esquematiza um cubil comum.

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Figura 98

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A combusto do coque libera o ca lor necessrio ao preaquecimento fuso e aosobreaquecimento do meta l. Dentro do cubil tem-se uma camada de coque que

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INl IAD Fundio

atinge um certo nvel acima das ventaneiras. Esta camada chamada cama oup de coque. Como comburente na combusto do coque tem-se o oxignio do arsoprado pelas ventaneiras.Pela porta de carregamento introduz-se a matria-prima metlica em cargasalternadas com cargas de coque que substitui a parcela que se queima no p decoque e o fundente para retirar, sob a forma de escrias, as impurezasresultantes do processo.

Ao descerem, no interior do cubil, preaquecidas pelos gases ascendentes, ascargas metlicas fundem-se quando atingem a zona de fuso. As gotas de metallquido, so sobreaquecidas quando atravessam o p de coque e em seguida,depositam-se no cadinho. O metal lquido sai pelo orifcio de sangria e a escriapelo orifcio de escria (Figura 99).

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Figura 99

A produo horria de um cubil comum, dada em toneladas de metal lquido porhora de funcionamento, da ordem de:

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8 DEFEITOS EM PEAS FUNDIDASAs peas fundidas devem apresentar determinadas caractersticas de utilizaoisto devem possuir um padro de qualidade especificado no pedido defabricao. Quando uma pea fundida no atende s suas especificaes diz-seque ela apresenta defeitos ou seja uma pea defeituosa

Para verificar a qualidade das peas so realizados controles que podem ou noser destrutivos. Entre os diferentes tipos de controle podem ser citados:

exame visual; controle dimensional; ensaios mecnicos; anlise metalogrfica .

A no ser em alguns casos especficos os defeitos resultam de um conjunto defatores que tornam difcil a determinao da causa de cada um . Um defeito podeser classificado quanto:

s suas causas; responsabi lidade do setor; sua aparncia

A classificao dos defeitos quanto s suas causas ou quanto ao setor daempresa responsvel pela sua ocorrncia requer a identificao das causas oque geralmente difcil. A classificao de um defeito quanto sua aparncia mais prtica e mais simples. Quanto aparncia macroscpica os defeitos podemser classificados em:

salincias metlicas; vazios; descontinuidades de metal; defeitos de superfcie; pea incompleta; desvios de medida

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NICI O Fundio

. - -.8. Salincias Metlicas

Como excrescncias ou salincias metlicas nas peas brutas de fundio podemser citadas:

rebarbas; inchamento; eroso; atrito; quebra de molde.

A Figura 100 mostra uma rebarba metlica formada na superfcie de separaodas ca ixas de moldao e a Figura 101 esquematiza uma rebarba formada devido penetrao de metal na folga entre a marcao do macho e as paredes domolde.

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Em peas relativamente altas, pode-se ter, por exemplo, o aumento deespessuras nas partes inferiores devido deformao das paredes do molde(Figura 102) ou do macho (Figura 103), como conseqncia da presso exercidapelo metal numa areia insuficientemente compactada. Diz-se, nesse caso que apea defeituosa devido a seu inchamento.

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INl IAO Fundio

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Figura 105

Devido quebra de parte do molde, pode-se ter metal ocupando volume quedeveria ser ocupado por areia e areia como incluso ou vazio na superfcie dapea (Figura 106).

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Figura 106

8.2 azios

Vazios em peas fundidas podem ser cavidades superficiais, subcutneas ouinternas, de forma, dimenses e repartio variveis, causadas por gases u porfalta de alimentao de contrao.

As Figuras 107 e 108 indicam vazios, tipo bolhas, respectivamente, na superf ciee subcutneas, devidos a gases.

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Figura 107 Figura 108

A Figura 109 ilustra um rechupe externo formado numa parte macia de umapea e na Figura 11 O esquematiza-se um rechupe externo devido aosobreaquecimento do macho. Lembra-se que para evitar rechupes nas peasdeve-se ter um sistema de alimentao adequado.


8.3 escontinuidade de metal

Como exemplo de descontinuidade de metal citam-se: a junta fria causada pordois fluxos de metal lquido que no se soldam (Figura 111 , 112 e 113) e aseparao da pea segundo um plano horizontal devido a um enchimento dacavidade do molde realizado com interrupo (Figura 114)

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Figura 113

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8 4 Defeitos de Superfcie

A superfcie de uma pea fundida pode apresentar rugosidades que do a idiada reproduo do relevo dos gros de areia nas paredes dos moldes (Figura 115,prejudicando o bom aspecto superficial.

Figura 115s vezes, as peas apresentam areia fortemente aderida superfcie em regiesem que a mesma sobreaquecida. Diz-se que o defeito devido sinterizaoda areia (Figura 116).

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Figura 116Quando h deslocamento de camadas de areia na superfcie da cavidade domolde, podem ser formados defeitos conhecidos como rabo-de-rato (Figura 117,escamas (Figura 118) ou crostas (Figura 119).

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Figura 117

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Figura 118

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Figura 119

8 5 Pea Incompleta

A Figura 120 mostra uma pea incompleta devido falta de metal suficiente paraencher a cavidade do molde e a Figura 121 mostra o esquema de uma peaincompleta devido ao metal que escapou pela superfcie de separao das caixasde moldao durante o enchimento do molde

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8 6 Desvios de Medida

Devido utilizao incorreta do coeficiente de contrao linear, a pea bruta defundio pode apresentar dimenses incorretas, mas proporcionais s cotas dodesenho Figu ra 122)

1Figura 122

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INl IAO Fundio

Partindo-se de um modelo correto, pode-se obter uma pea com dimensesincorretas devido a abalo exagerado do modelo antes de sua extrao Figura123).

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J]Figura 123

As peas podem apresentar formas defeituosas devido a desencontro nofechamento de molde Figura 124) ou na confeco de macho igura 125).

1I fFigura 124

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Figura 125

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iniciação à fundição

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