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São Paulo, 26 Agosto 2008
PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE FUNDIÇÃO POR
CENTRIFUGAÇÃO
ENGº ARNALDO F. BRAGA JR.
AGENDA
Introdução
Histórico
Definição
Tipos de materiais usados no processo de centrifugação
Tipos de centrifugação
Tipos de máquinas
Princípio teórico
Tipos de moldes
Aplicações industriais
Comparação entre processos de fundição
Fluxograma do projeto
Filme do processo (Máquina de produção MMCofap)
INTRODUÇÃO
O processo de fabricação por fundição pode ser classificado pela natureza das forças aplicadas ao metal líquido:
- 1. Gravidade Força Peso;
- 2. Centrifugação Força Centrífuga;
- 3. Sob pressão Força/Área;
- 4. Tixotrópica Força/Área + Movimento + Aquecimento
1 – Histórico:
O processo de centrifugação foi empregado inicialmente para a produção de canos, cujo o consumo sempre obrigou a buscar máquinas de maior rendimento e de melhor qualidade.
Por isso seria interessante mostrar a evolução e o histórico da fabricação de canos, principalmente para conduzir e distribuir água.
Vejamos esta evolução nos slides a seguir.
HISTÓRICO
HISTÓRICO
HISTÓRICO
HISTÓRICO
HISTÓRICO
Processo De Lavaud – inventado pelos brasileiros Fernando
Arens e Dmitri De Lavaud em 1914.
HISTÓRICO
HISTÓRICO
Processo De Lavaud
DEFINIÇÃO
Centrifugação
É um processo de fundição em que o metal é vazado em um molde que está em
movimento circular uniforme (M.C.U.).
Durante este vazamento, é aplicada uma força centrífuga que mantém o metal na parede do molde.
Pode ser classificado em três grupos, dependendo da posição do eixo:
- Horizontal;
- Vertical;
- Inclinada.
Outra classificação é quanto ao sentido de solidificação do metal dentro do molde:
- Verdadeira Centrífuga;
- Semi-Centrífuga;
- Centrífuga de pressão.
Os materiais mais comuns que são empregados em escala
industrial no processo de centrifugação são:
1. Metálicos;
2. Vidros;
3. Concretos
TIPOS DE MATERIAIS UTILIZADOS NA CENTRIFUGAÇÃO
Podemos classificar os tipos de centrifugação, em relação ao eixo
de rotação como:
1. Vertical;
2. Horizontal;
3. Inclinada
TIPOS DE CENTRIFUGAÇÃO UTILIZADOS
TIPOS DE CENTRIFUGAÇÃO
VERTICAL
HORIZONTAL
TIPOS DE SOLIDIFICAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
Temos três métodos a saber:
1.Método I: Verdadeira Centrífuga;
2.Método II: Semi-Centrífuga;
3.Método III: Centrífuga de pressão.
Método I – Verdadeira Centrífuga
É onde a solidificação se dá numa direção só, que é existente em peças
cilíndricas. Veja figura abaixo:
TIPOS DE SOLIDIFICAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
Método II – Semi-Centrífuga
É quando ocorre a solidificação em todas as direções. Conforme figura abaixo:
TIPOS DE SOLIDIFICAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
Método III – Centrífuga de pressão
O sentido de solidificação deste método é próximo ao do método II, onde não é
necessário promover uma solidificação direcional ideal, porém o eixo da
peça está fora do eixo de rotação. Vide figura abaixo:
TIPOS DE MÁQUINAS
HORIZONTAL – semelhante à máquina de centrifugar do laboratório de
Fundição do Mackenzie.
TIPOS DE MÁQUINAS
VERTICAL
PRINCÍPIO TEÓRICO
gmFpeso .
Nrv ...2
60
..2 N
g
aG r
D
GkN
.
F = força;
m = massa;
g = aceleração da gravidade;
acentr = aceleração centrífuga;
v = velocidade;
N = rotação;
ω = velocidade angular;
ar = aceleração radial;
G = relação das acelerações.
k = constante que depende das
unidades físicas empregadas
D = diâmetro do tubo
Onde: centrcentrífuga amF .
PRINCÍPIO TEÓRICO
CÁLCULO DA ROTAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
TIPO VERTICAL
EM FUNÇÃO DA GEOMETRIA
L = Comprimento do tubo (cm)
R = Raio do tubo (cm)
g = Aceleração da gravidade (981 cm/s2)
CÁLCULO DA ROTAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
TIPO VERTICAL
EM FUNÇÃO DA PRESSÃO
p = Pressão (Kgf/cm2)
A = Área da secção transversal do tubo (cm2)
Pe = Peso específico (Kgf/cm3)
CÁLCULO DA ROTAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
TIPO INCLINADO
EM FUNÇÃO DA GEOMETRIA
L = Comprimento do tubo (cm)
R = Raio do tubo (cm)
g = Aceleração da gravidade (981 cm/s2)
α
α
RELAÇÃO ENTRE Ni e Nv
PORTANTO:
Ni < Nv
CÁLCULO DA ROTAÇÃO DE CENTRIFUGAÇÃO
TIPO HORIZONTAL
EM FUNÇÃO DA PRESSÃO
p = Pressão (Kgf/cm2)
A = Área da secção transversal do tubo (cm2)
Pe = Peso específico (Kgf/cm3)
Relação entre G, diâmetro do tubo e rotação
Cálculo da rotação para fundição vertical
TIPOS DE MOLDES
Metálicos
- Aço
- Ferro Fundido
- Cobre
Não – metálicos
- Grafite
- Areia
- Borracha
Os moldes podem ser:
TIPOS DE MOLDES
AREIA
TIPOS DE MOLDES
BORRACHA
TIPOS DE MOLDES
METÁLICO
Sem tinta
Com tinta
- Petróleo;
- Gás natural;
- Têxtil;
- Madeira;
- Papel;
- Química;
- Farmacêutica;
- Mineração;
- Automobilística;
- Ferramentas;
- Siderúrgica;
- Alimentícia;
- Bombas;
- Aeronáutica;
- Naval.
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
APLICAÇÕES INDUSTRIAIS
Algumas combinações
Metal
Externo
Metal
Interno
Aço Cobre
Cobre FoFo cinzento
Aço Cu-Ni
Aço Ni
Aço inoxidável FoFo cinzento
Ni-Hard FoFo cinzento
Exemplo de aplicação – Motores elétricos e mancais
COMPARAÇÃO ENTRE PROCESSOS DE FUNDIÇÃO
(a) 1 é menos poroso e 4 o mais poroso
(b) Valores de referência para uma liga de Al
(c) Os números para a produção e para custo do modelo são para peça de Al (US $)
(d) Moldes metálicos
FLUXOGRAMA DO PROJETO
Início
De posse dos desenhos e das
condição de Vendas
Análise das várias posições
possíveis de Fundição do
ponto de vista sanidade
Cálculo das dimensões do
fundido
Cálculo do ferramental e
rotação
-Quantidade peças/fundido;
-Tipo de metal;
- Tolerâncias;
- Superfície de trabalho;
- Sobremetal.
-Qual grupo de moldagem;
- Espessura da tinta;
- Dimensões máx e mín;
- Contração linear;
- Diâmetro int/ext.
Planejar Experiência
Fundir peças
Fim
1
1
INFORMAÇÕES
FILME - CENTRIFUGAÇÃO
BIBLIOGRAFIA
Janco, Nathan; “Centrifugal Casting – AFS”;
Waganoff, N. P.; “Funidicion Centrifugada”;
FORGING AND CASTING – Metal Handbook – 8ª.ed., vol. 5 – ASM, 1976;
DOYLE,L.E. - Processos de Fabricação e materiais para engenheiros,editora Edgard Bucher Ltda,1978;
POLUKLIN,GRINBERG & outros- Metal Process Engineering. Peace Publishers, Moscou.
CHERMAN, Alexandre; MENDONÇA, Bruno Rainho. Por que as coisas caem?. Rio de Janeiro: Jorge Zahar Editora, 2009.
Agradecimentos
Obrigado
pela
atenção.