pdf curso de fundição artesanal de alumínio - areia verde - parte 2

FUNDIÇÃO II TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE

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ÍNDICE

PRÓLOGO ............................................................................................................... 2

OBJECTIVO ............................................................................................................. 3

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA FUNDIÇÃO .......................................................................... 4

TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE ................................................... 5

PREPARAÇÃO DE AREIAS ......................................................................................... 6

OBTENÇÃO DO MOLDE ............................................................................................. 8

MATERIAIS E SUAS APLICAÇÕES ................................................................................ 9

FUSÃO ................................................................................................................... 11

TERMINOLOGIA DO FUNDIDO ..................................................................................... 12

MOLDAÇÃO ............................................................................................................. 13

SACUDIDELA E APERTO (SISTEMA JOLT-SQUEEZE) .................................................... 14

PROCESSO DISAMATIC ............................................................................................ 15

MOLDAÇÃO POR IMPACTO ........................................................................................ 17

VAZAMENTO ........................................................................................................... 18

INOCULAÇÃO........................................................................................................... 19

EFEITOS DA INOCULAÇÃO ......................................................................................... 19

NODULARIZAÇÃO ..................................................................................................... 21

LIGAS DE NODULARIZAÇÃO ...................................................................................... 22

SOLIDIFICAÇÃO ....................................................................................................... 23

ESTRUTURA DE GRÃO .............................................................................................. 23

CONTRACÇÕES ....................................................................................................... 24

LIMPEZA, REBARBAGEM ........................................................................................... 25

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO .......................................................................................... 25

POROSIDADE .......................................................................................................... 27

CONTROLO DE QUALIDADE ....................................................................................... 27

VANTAGENS ........................................................................................................... 28

DESVANTAGENS ...................................................................................................... 28

BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 29


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PRÓLOGO

Este trabalho foi elaborado com o intuito de melhorar os conhecimentos sobre

a tecnologia de fundição em areia verde, com vista o estudo da técnica mais

utilizada na indústria de fundição.

Actualmente, e devido à evolução das novas tecnologias, existe um grande

número de peças que são feitas através deste processo.


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OBJECTIVO Este trabalho foi elaborado com o objectivo de descrever na íntegra a

tecnologia de fundição em areia verde.


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DESCRIÇÃO SUMÁRIA DA FUNDIÇÃO

O objectivo fundamental da fundição é dar a forma adequada ao metal,

vertendo-o na cavidade de um recipiente denominado molde, o qual tem a forma

desejada, isto é, a forma da peça que se pretende fabricar. Por vezes é necessário

tratar o metal para se alterar a sua composição química [1].

Deste modo, num passo único, formas simples ou complexas podem ser

feitas de qualquer metal que possa ser fundido.

O produto resultante pode ser optimizado relativamente à resistência, as

propriedades direccionais podem ser controladas, e a aparência pode ser agradável.

As peças fundidas podem variar desde fracções de centímetros e baixo peso

até vários metros e várias toneladas. Este tipo de tecnologia tem sérias vantagens

na produção de formas complexas, peças com secções côncavas ou com cavidades

internas, peças muito grandes e peças feitas a partir de materiais difíceis de

maquinar. Devido a estas vantagens óbvias, a fundição é um dos mais importantes

processos de produção.

Hoje em dia, é quase impossível desenhar qualquer peça que não possa ser

fundida por qualquer tipo de tecnologia de fundição existente. Contudo, como em

todas as técnicas de produção, os melhores resultados a baixo custo são atingidos

se o projectista compreender as várias opções e desenhar as peças para serem

utilizadas pelo processo mais apropriado e da maneira mais eficiente. Os vários

processos diferem primeiramente no material do molde (areia, metal, ou outros

materiais) e no método de vazamento (gravidade, vácuo, baixa ou alta pressão).

Todos os processos partilham o requisito que o material ao solidificar maximiza as

suas propriedades e simultaneamente previne potenciais defeitos, tais como macro

e micro rechupes, porosidade, inclusões, etc. [2]


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TECNOLOGIA DE FUNDIÇÃO EM AREIA VERDE

O processo de moldação em areia verde é responsável por mais de 60 % da

produção mundial de fundidos [3].

Uma moldação em areia é normalmente constituída por 2 meias moldações,

embora para peças de geometria complexa, possa ser necessário utilizar mais do

que um plano de apartação. Exceptuando estes casos, bem como a fundição de

peças de grandes dimensões ou pequenas quantidades de peças para as quais é

utilizada a moldação manual, o processo é normalmente mecanizado.

Cada meia moldação é obtida através da compactação de areia de moldação

em redor de um molde/placa molde, no interior de uma caixa metálica. Os processos

utilizados para compactação do molde são sacudidela e aperto (jolt squeeze),

impacto ou Disamatic.

Após esta operação efectua-se a separação/extracção do molde/placa molde

(desmoldação), obtendo-se uma cavidade na areia destinada a receber o metal

líquido.

Se o fundido tiver secções ocas, cilíndricas ou de outras formas variadas é

necessário a utilização de machos. Estes são elaborados em areia mais endurecida

(esta areia é endurecida por aquecimento ou quimicamente).

Após colocação dos machos (se necessário), juntam-se e apertam-se entre si

as 2 meias moldações, através dum conjunto de pernos de guiamento, ficando a

moldação pronta para o vazamento [4].

Fig. 1 – Circuito de fundição em areia verde [5].


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PREPARAÇÃO DE AREIAS

A galga é sem dúvida, o elemento

principal de uma instalação para preparação de

areia do tipo sintética (verde) com base em

argilas, onde são usadas bentonites sódica e

cálcica, aditivos como o pó de carvão, dextrina,

pó de madeira, entre outros. Dentro da galga

estes materiais são misturados com areia, que

compõe a base da mistura e água que actua quimicamente no processo de

hidratação da argila (bentonite) [5].

A economia dos argilóides (bentonite+água), a estabilidade das propriedades

mecânicas e o aumento da qualidade dos moldes são apenas alguns dos muitos

benefícios obtidos com o aumento da eficiência desta mistura.

A areia é preparada através da descarga de areia nova e areia usada, e a

quantidade de água é calculada por um

controlador de compactabilidade de modo

que a areia caia no máquina de moldar com a

humidade final pretendida. A quantidade de

água certa para o teor de bentonite pode ser

verificada no momento em que é efectuada a

mistura, podendo esta ser corrigida.

Relativamente aos aditivos, estes são

colocados num outro silo e injectados no recipiente de mistura, que funciona

continuamente.

A injecção de argilóides na areia proporciona uma homogeneização

instantânea, devendo-se isto ao envolvimento dos grãos da areia nova, à integração

da bentonite através da mistura e ao amassamento da areia a alta velocidade.

Quando o tempo de mistura estiver esgotado, a porta na parede do

misturador é aberta e a areia preparada é descarregada através de uma força

centrífuga.

Assim a preparação da areia pode variar entre 14 a 128 toneladas/hora e o

peso total pode variar entre 4200 a 23200 Kg [6].

Fig. 2 – Galga [5].

Fig. 3 – Silo de preparação de areia [6].


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A areia de fundição é uma mistura de sílica (refractário), argila (ligante) e

água (aditivo). Esta composição é elaborada de forma a que possa ser utilizada

inúmeras vezes.

Existem três tipos de areia verde:

� areia de moldação fina: tamanho de grão (120-180) mesh e alta percentagem de argila (12 a 15%);

� areia de moldação média: tamanho de grão (80-100) mesh e alta percentagem de argila (8 a 14%);

� areia de moldação grosseira: tamanho de grão (60-100) mesh e baixa percentagem de argila (4 a 6%), sendo este tipo de areia mais utilizada para o aço e para o ferro, devido à necessidade destes metais permanecerem por um longo período de tempo na moldação [7].

Constituintes da Areia de moldação:

� Areia-base: Sílica com granulometria de 70 a 100 AFS (American Foundrymen Society); � Argila (Bentonite) – 5 a 7%; � Aditivos

Água – 2 a 3,5% Pó de carvão mineral; Dextrina; Pó de madeira; Óxido de Ferro [8].

Fig. 4 – Vista de cima de uma galga [5].


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OBTENÇÃO DO MOLDE

A cavidade do molde, tendo a forma e tamanho desejado, tem de ser

produzida tendo em conta as contracções e dilatações, devido à solidificação do

metal. O molde tem de ser capaz de produzir os detalhes desejados e possuir

propriedades refractárias para que não seja afectado significativamente pelo metal

fundido [2].

Fig. 5 – Projectista de moldes.

Fig. 7 – Obtenção do molde. Fig. 6 – Desenho 2D do molde.


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MATERIAIS E SUAS APLICAÇÕES

Qualquer metal pode ser fundido, embora existam alguns que são mais

utilizados.

Os ferros fundidos podem substituir os aços, sendo bastante mais

económicos. As vantagens relativamente ao design e à produção do ferro fundido

incluem:

- baixo custo de produção;

- Boa maquinabilidade sem formação de rebarbas;

- Assume facilmente formas complexas;

- Excelente resistência ao desgaste e elevada dureza (particularmente nos

ferros fundidos brancos);

Vantagens: É o material mais barato para fundição, especialmente para

produção de pequenas séries. Tem boa maquinabilidade, velocidade de remoção de

material, embora apresente um mau acabamento superficial quando a matriz é

ferrítica e vice-versa quando a matriz é perlítica. A grafite evita a formação da apara,

actuando como lubrificante.

Limitações: É um material frágil e, por isso, apresenta uma baixa resistência

ao impacto. A grafite actua como uma lacuna, reduzindo a resistência. A tensão

máxima recomendada corresponde a ¼ da sua resistência e o limite de fadiga

corresponde a 1/3. As variações de secção provoca variações das características de

maquinagem (de acordo com mudanças microestruturais). Quanto maior for a

resistência dos ferros, mais dispendiosa será a sua produção [9].

O aço pode ser utilizado para fundição ou para formar lingotes, os quais

laminados, formarão barras ou placas.

Os fundidos de aço inoxidável apresentam uma boa resistência à corrosão e

boas propriedades mecânicas.

A fundição em ligas de aço é utilizada em refinarias de óleo, unidades

petroquímicas, locomotivas a diesel, componentes para indústrias cimenteiras,

indústria de construção, rodas dentadas, indústria de açucares, suporte de ímans

nos motores de tracção, indústria electrónica, componentes para centrais eléctricas,

mesas de rectificação.


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O latão e suas ligas contêm uma base de cobre com uma percentagem de

zinco. As ligas de latão possuem uma excelente aptidão à fundição e maquinagem,

podendo ser utilizadas em válvulas, bombas, instalações de tubagens, rodas

dentadas, componentes de máquinas, peças decorativas e produtos mecânicos de

elevados esforços.

O bronze e suas ligas para além de cobre e zinco contêm outros

elementos. As ligas de bronze possuem uma excelente resistência à corrosão e

ductilidade razoável. São normalmente utilizadas para instalações de válvulas e

impulsores.

O alumínio e suas ligas são utilizados para calhas, cadeiras de parques,

pratos para tartes, sinais de trânsito, peças de chassis de camiões e componentes

de mísseis. As ligas de alumínio têm excelentes características para fundição e

maquinagem, têm também elevada pureza base, o que implica uma elevada força e

ductilidade [10].


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FUSÃO

O processo de fusão tem de ser capaz de providenciar material fundido não

só à temperatura apropriada, mas também

à quantidade desejada, com qualidade

aceitável e custo razoável.

A diferença entre o alumínio e o

latão é a selecção da sucata a fundir. Se o

alumínio tiver uma espessura inferior a 12,7

mm, deverá ser fundido em lingotes.

A liga mais comum para a tecnologia

de fundição em areia verde é a Al-Si (alumínio silício). Se carregarmos um cadinho

com um pequena porção de sucata, o exterior do cadinho aquecerá primeiro e

liquidificará o metal no exterior mas não o interior.

Relativamente ao latão e ao bronze quando atinge

uma temperatura de ≈982ºC começa a libertar fumo. Este

fumo são os baixos elementos a fundir (chumbo, zinco,

etc.), logo quanto maior for a quantidade de material a

fundir, mais elementos serão fundidos, reduzindo a

eficácia da liga.

Ao vazar o metal o cadinho deve estar o mais

perto possível da bacia de vazamento, visto que esta

está localizada dentro do molde.

A temperatura do metal fundido é determinada

pela espessura do fundido. Para fundidos de alumínio muito espessos o metal

deverá estar a ≈677ºC e para espessuras finas a 760ºC. O latão deverá ser vazado

a aproximadamente ≈982ºC para fundidos espessos e 1065ºC para fundidos finos.

Quanto ao ferro fundido o ponto de fusão é ≈1093ºC. Este é um dos materiais

mais utilizados na tecnologia de fundição em areia verde.

O chumbo é outro material susceptível de ser utilizado nesta tecnologia. O

seu ponto de fusão é ≈316ºC [2].

Fig. 8 – Passagem do metal fundido do forno para o cadinho.

Fig. 9 – Matéria prima na forma de lingote.


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Fig. 10 – Molde de areia.

TERMINOLOGIA DO FUNDIDO

A figura 10 apresenta o típico molde de

areia. O processo inicia-se com a construção de

um modelo padrão com uma aproximação do

fundido final. A areia é então compactada em

torno do modelo que posteriormente é removido

para produzir a cavidade do molde.

Seguidamente o metal é vazado para a

cavidade e solidifica para produzir o fundido

desejado.

O alimentador é um vazio extra criado no

molde para que possa ser enchido com metal

fundido, fornecendo assim um reservatório para

que o metal possa fluir para a cavidade do molde

e compensar qualquer contracção que ocorra

durante a solidificação. Qualquer rechupe

existente da contracção deverá situar-se no (s)

alimentador (es) e não no fundido final.

O sistema de alimentação é um conjunto

de canais utilizados para conduzir o metal fundido

até à cavidade do molde. A bacia de vazamento é uma parte do sistema de

alimentação que recebe inicialmente o metal fundido da colher de vazamento.

Seguidamente através do gito de descida e dos canais o metal é distribuído pelo

molde.

A linha de apartação é a interface que separa a ½ moldação superior da

inferior do molde, a caixa de moldação, o modelo e o macho durante o processo de

produção. A inclinação é o ângulo que é dado ao modelo para permitir a

desmoldação. O molde utilizado para produzir machos é conhecido como caixa de

machos [2].


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MOLDAÇÃO

As caixas de moldação são de armação metálica ou de outro material

resistente usado para conter, sustentar e manter a areia utilizada na realização de

um molde.

As caixas, durante o processo, são submetidas a grandes esforços logo, para

satisfazer estas exigências devem ser reunidas várias qualidades:

Resistência: para suportar impactos durante todo o ciclo (batidas e

compactação);

Peso: devem ter o peso ideal para facilitar o manuseamento e economizar

energia [8].

A moldação pode ser obtida por vários processos, que diferem entre si,

principalmente, na forma como é feita a compactação da areia de moldação em

redor da placa molde.

Os métodos de compactação da areia /execução da moldação mais utilizados

são o processo sacudidela e aperto (Jolt-squeeze), o processo Disamatic e a

moldação por impacto.

Fig. 11 – Caixas de moldação. Fig. 12 – Lavagem das caixas de moldação.


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SACUDIDELA E APERTO (SISTEMA JOLT-SQUEEZE)

Neste sistema a compactação consegue-se através de 2 efeitos consecutivos

(figura 13):

1. Movimentos bruscos de subida e descida da caixa de moldação em

simultâneo com a operação de enchimento da areia, em que a súbita desaceleração

provoca uma forte compactação da areia em redor do molde (Sacudidela);

2. Compressão da areia já compactada através de uma prensa (Aperto).

Embora não seja um processo de grande precisão, nem se consigam

cadências de produção muito elevadas, a simplicidade do processo, os baixos

custos do equipamento e ferramentas (caixas de moldação e placas molde), bem

como os de operação, tornam este processo de compactação o mais utilizado pelas

fundições de areia verde [4].

Fig. 13 – Compactação “Jolt Squeeze”.

Fig. 14 – Máquina “Jolt Squeeze”.


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PROCESSO DISAMATIC

Este processo é muito importante pois, contrariamente aos outros processos

de fundição em areia verde, este não utiliza caixas de moldação mas apenas areia.

Descrição do processo:

Inicialmente, a areia é colocada numa cavidade, entre as duas placas molde,

quando a porta basculante se encontra fechada (passo 1).

Seguidamente o pistão exerce uma pressão sobre a porta basculante,

comprimindo a areia (passo 2). Isto leva à formação de um bloco de areia com uma

determinada forma de cada lado do bloco, resultante do desenho das placas molde

(a).

A porta basculante recua horizontalmente e depois verticalmente, para

permitir a saída do bloco de areia da cavidade (passo 3).

Passo 1

Passo 2

(a)

Passo 3


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O pistão movimenta-se horizontalmente, empurrando o novo bloco de areia,

juntando-o à fila de blocos já existente. Este conjunto transforma-se assim em

moldes onde vai ser posteriormente vazado o metal líquido (passo 4).

As duas placas molde retornam à posição original, para o processo se repetir

(passo 5). Não é possível vazar o metal quando só existe apenas um bloco de areia,

pois este por si só não forma uma cavidade de moldação (b).

Quando os blocos de areia se encontram alinhados formam, dois a dois o

molde onde vai ser vazado o metal líquido, dando origem ao fundido (passo 6) [13].

Passo 4

Passo 5 (b)

Passo 6


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MOLDAÇÃO POR IMPACTO

A moldação por impacto é o sistema mais recente de moldação em areia

verde. Neste sistema, após o enchimento da caixa de moldação com areia, é

aplicado um impulso de ar comprimido à superfície da areia, a uma pressão de cerca

de 4 bar, não sendo utilizado nenhum outro processo de compactação (Figura 15). O

sistema dá origem a uma densidade de areia muito elevada na zona em contacto

com o molde, a qual diminui à medida que aumenta a distância ao molde. Com esta

característica, a moldação apresenta uma resistência mecânica excelente na zona

que ficará em contacto com o fundido, condição necessária à obtenção de peças de

boa precisão dimensional e geométrica. A diminuição da densidade da mistura ao

longo da parede da moldação vai por sua vez conduzir a melhorias substanciais no

que se refere à permeabilidade da mesma.

Pelos mesmos motivos que os apresentados para o processo Disamatic

(elevados custos) e acrescentando ainda o custo elevadíssimo das caixas de

moldação, a moldação por impacto está essencialmente vocacionada para a

obtenção de médias e grandes séries de peças de dimensão média [4].

Fig. 15 – Moldação por impacto.


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VAZAMENTO

O factor mais importante que afecta

a fluidez do metal fundido é a temperatura

de vazamento ou a quantidade de

sobreaquecimento, embora, a temperatura

e o intervalo de arrefecimento sejam

também factores importantes que afectam

a fluidez. Quanto mais alta for a

temperatura de vazamento, mais elevada é

a fluidez. Contudo, a uma temperatura

excessivamente alta, as reacções do metal

são aceleradas e a penetração em

pequenos vazios é possível, entre as

partículas da areia no molde, que deixará partículas embutidas na peça de fundição,

traduzindo-se num defeito mecânico.

A técnica de vazamento tem de ser projectada para introduzir o metal fundido

no molde. Têm de ser tomadas precauções para a libertação do ar e dos gases no

molde antes do vazamento e aqueles que são gerados pela secção do metal quente

que entra no molde. O metal fundido pode então encher completamente a cavidade,

produzindo um fundido de qualidade, visto que é denso e não tem defeitos [2].

Fig. 16 – Vazamento na linha de moldação.


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INOCULAÇÃO

É o processo pelo qual um material é adicionado ao ferro fundido no estado

líquido com a finalidade de influenciar a forma, tamanho ou distribuição da grafite na

peça e, através disso, melhorar as suas propriedades mecânicas.

A quantidade de elementos que efectivamente permanecerão na peça é

usualmente muito pequeno.

EFEITOS DA INOCULAÇÃO

A inoculação dos banhos de ferro fundido cuja solidificação se deseja que se

realize com a precipitação de grafite, devem ser inoculados. Esta prática provoca os

seguintes efeitos:

� Aumento da densidade de grãos eutécticos;

� Evitar a precipitação de carbonetos primários;

� Diminuição da sensibilidade à variação da espessura da secção;

� Melhorar a aptidão à maquinagem.

O aumento da densidade dos grãos eutécticos depende da composição em

carbono equivalente e espessura da secção, ou seja, da velocidade de

arrefecimento [4].


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A figura apresenta as técnicas e os produtos empregues na inoculação.

produtosGrafite cristalográfica

FeSi standard

produtosSiCa

FeSi especial

prematuraInoculação à Colher

à MOLDAÇÃOfinos, pedra, prensados

granular, electrofundidos, filtro

ao JACTOinoculante calibrado

na BACIA de VAZAMENTOem pedra

electrofundido

tardia

Técnicas de Inoculação

Os inoculantes utilizados normalmente são:

FeSi (75%)

Cálcio Silício- 30% Cálcio

Grafite (98%)

Fig. 17 – Sumário das técnicas de inoculação.


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NODULARIZAÇÃO

É o processo através do qual a grafite do ferro cinzento, originalmente

distribuída na forma de lâminas adquire a forma esferoidal por acção das chamadas

ligas nodularizantes.

Os nodularizantes são, como os inoculantes, constituídos por um sistema

portador, normalmente FeSi e um elemento activo, com relevo para o Mg e Ca.

Pelo preço e facilidade de utilização, o elemento activo seleccionado é o

magnésio. Este elemento tem uma densidade muito baixa, cerca de 1,74, uma

temperatura de fusão de 651ºC e uma temperatura de vaporização de 1102ºC.

Como na prática a nodularização se realiza entre os 1450 e os 1550ºC, a tensão de

vapor do Mg superior a 7 bar, impede que se possa utilizar o elemento no estado

livre adicionado sobre o banho. A prática industrial desenvolvida foi sempre no

sentido de aumentar a recuperação do teor de Mg adicionado, sob a forma de uma

ferro liga [4].

As técnicas de nodularização têm em consideração:

� simplicidade operacional do processo;

� fiabilidade dos resultados da recuperação do Mg;

� complexidade na recuperação do reactor;

� exigência ou não de instalações especiais;

� facilidade de pesar o metal;

� tolerância ao teor inicial de enxofre;

� quantidade de metal a tratar;

� custo global.

Os aspectos mais relevantes no fabrico de banhos para ferro fundido nodular

são a escolha da composição final do banho, que deve ser próximo da eutéctica, e a

técnica de nodularização, capaz de proporcionar nodularidades maiores ou iguais a

85%.


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A forma da grafite é influenciada por alguns dos seguintes factores:

– teor de magnésio residual;

– velocidade de arrefecimento da secção em apreço;

– tempo de arrefecimento até à solidificação da secção.

LIGAS DE NODULARIZAÇÃO

Existem várias classes de ligas para nodularização, que podem classificar-se

em:

� FeSi-Mg, com teores variáveis entre 1,5 e 30% de Mg;

� Ni-Mg;

� Cu-Mg;

� Mg puro para processos de reactor ou tampa fechada [4].


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SOLIDIFICAÇÃO

O processo de solidificação deve ser desenhado e controlado

convenientemente. Devem ser tomadas precauções para que o molde não

apresente muitas restrições às contracções que acompanham o arrefecimento do

metal sólido. Senão, o fundido irá fracturar quando estiver a solidificar e a sua

resistência será baixa.

Em adição, o desenho do fundido tem de ser tal que a solidificação e as

contracções de solidificação podem ocorrer sem produzir porosidade interna ou

rechupes.

Depois do metal fundido ser vazado para o molde, uma série de eventos toma

lugar durante a solidificação do fundido e o seu arrefecimento até à temperatura

ambiente. Estes eventos influenciam muito o tamanho, forma e uniformidade dos

grãos formados durante a solidificação que influenciam as suas propriedades gerais.

Os factores significantes que afectam estes eventos são o tipo de metal, as

propriedades térmicas do metal e do molde, as relações geométricas entre o volume

e a área de superfície do fundido e a forma do molde. Como exemplo considera-se

um metal puro que tem um ponto de fusão e solidificação bem definidos. O alumínio

puro solidifica aproximadamente a 600ºC, o ferro a 1537ºC e o tungsténio a 3410ºC.

Quando a solidificação acaba o arrefecimento começa. O metal solidificado,

que agora se dá pelo nome de fundido, é retirado do molde e arrefecido até à

temperatura ambiente [2].

ESTRUTURA DE GRÃO

Nas paredes do molde, o metal arrefece rapidamente devido a estas estarem

à temperatura ambiente. O arrefecimento rápido produz um pele sólida, e grãos

equiaxiais. Os grãos crescem na direcção oposta onde se dá a transferência de

calor do molde para o exterior. Estes grãos que têm orientação favorável crescem

preferencialmente e são denominados grãos colunares. À medida que a

transferência de calor diminui nas paredes do molde, os grãos começam a ficar

equiaxiais e grosseiros.


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O desenvolvimento dos grãos é conhecido como nucleação homogénea, que

significa que os grãos (cristais) crescem em cima de outros, começando pelas

paredes do molde [2].

CONTRACÇÕES

Devido à suas características de expansão térmica, os metais contraem

durante a solidificação e arrefecimento. As contracções causam modificações

dimensionais e por vezes ruptura, como resultado de:

� Contracção do molde de metal que arrefece antes da solidificação;

� Contracção do metal durante a mudança da fase líquida para sólida;

� Contracção do metal solidificado (fundido) quando a temperatura baixa

para a temperatura ambiente.

A maior contracção ocorre durante o arrefecimento do fundido.

Fig. 18 – Estrutura do grão de um metal puro de fundição.


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LIMPEZA, REBARBAGEM

Depois do fundido ser removido do molde, várias operações de limpeza,

acabamento e inspecção podem ser necessárias de serem realizadas. O material

externo que está encostado onde o metal entrou na cavidade, excessos na linha de

apartação e material do molde que está nas faces do fundido tem de ser todo

removido.

Devido aos moldes serem em resina e metálicos é necessário fazer um

acabamento das peças em máquinas de controlo numérico (CNC’s) [2].

DEFEITOS DE FUNDIÇÃO

Os vários defeitos podem ocorrer no processo de produção, dependendo dos

factores tais como os materiais, desenho das peças, e técnicas de processamento.

Enquanto alguns defeitos afectam só a aparência das peças, outros podem afectar

muito a integridade estrutural das peças finais. Vários defeitos podem-se

desenvolver em fundição (figuras 16 ou 17):

Fig. 19 – Defeitos de fundição.


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Podemos denominar os defeitos da seguinte maneira:

� Projecções metálicas;

� Salpicos;

� Inclusões;

� Cavidades, consistindo em cavidades internas ou externas redondas e

rugosas, incluindo furos e cavidades contraídas.

� Descontinuidades, tais como fendas, rupturas a frio ou a quente, devido

aos rápidos arrefecimentos. Se a solidificação do metal não contrai livremente

podem ocorrer fendas ou rupturas. Embora muitos factores estão envolvidos na

ruptura, o tamanho de grão grosseiro e a presença de segregações de baixa

fusão ao longo das fronteiras de grão (intergranular) aumentam a tendência de

ruptura a quente. Os vazamento incompletos resultam do metal fundido estar

muito baixa temperatura ou de um mau vazamento.

� Faces defeituosas, tais como pregas, dobras, abas, rugosidade, areia

aderente, e oxidação.

Fig. 20 – Defeitos de fundição.


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POROSIDADE

A porosidade na fundição por ser causada por contracções ou gases. Este

defeito é prejudicial à ductilidade do fundido e ao acabamento superficial.

As regiões porosas podem desenvolver-se em vazamentos devido às

contracções do metal solidificado. As secções finas do fundido solidificam mais

rápido do que as regiões mais grossas. Como resultado, o metal fundido não pode

ser fornecido às regiões mais grossas que ainda não estão solidificadas.

Devido às contracções, as superfícies da região mais grossa começa a

solidificar, e as regiões porosas desenvolvem-se nos seus centros.

As microporosidades podem também desenvolver-se quando o metal líquido

solidifica e encolhe entre as dendrites e entre as ramificações das dendrites [9].

CONTROLO DE QUALIDADE

O controlo de qualidade é feito da seguinte maneira:

� Controlo metalúrgico, das areias e da composição química; � Máquina CNC tridimensional e máquina de layout 3D; � Espectómetro de emissão óptica; � Máquinas de ensaios mecânicos; � Durómetros (análise de dureza Brinnel); � Microscópio metalográfico.

Fig. 18 – Controlo de dureza Microscópio metalográfico Espectómetro de emissão óptica.


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VANTAGENS

� Esta tecnologia pode ser utilizada para metais ferrosos e não ferrosos;

� Baixo custo do modelo;

� Não existem grandes limitações relativamente ao tamanho, forma e peso

do fundido;

� Adapta-se a pequenas e grandes séries [11].

� Não há perda de material (visto ser possível utilizar sucata e retornos

provenientes do corte dos sistemas de gitagem e alimentação);

DESVANTAGENS

� Baixa precisão dimensional;

� Tolerâncias dimensionais ≥ 1.5875 mm [11]

� Após remoção do fundido é necessário maquiná-lo [12].


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