processos de fabricação i fundição moldagem

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I

1) Fundição

Principais processos

a) Fundição por gravidade

b) Fundição sob pressão

c) Fundição por centrifugação

d) Fundição de precisão

Para qualquer processo utilizado, a sequência de operação segue as seguintes etapas:

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Principais etapas

I. Desenho da peça

II. Projeto do modelo

III. Confecção do modelo (modelagem)

IV. Confecção do molde (moldagem)

V. Fusão do metal

VI. Vazamento no molde

VII. Limpeza e rebarbação

VIII. Controle de qualidade

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IV. Confecção do molde (moldagem)

Recipiente que contém a cavidade ou cavidades, com a forma da peça a ser fundida e no interior das quais será vazado o “metal líquido”

Esta etapa “moldagem” permite distinguir os vários processos de fundição:

1. Moldagem em molde de areia ou temporário

1.1 Areia verde

1.2 Areia seca ou em molde estufado

Areia deve conter aditivos orgânicos

Secagem ocorre em estufas apropriadas (150 a 300º)

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Principais vantagens

Melhor resistência a pressão do metal líquido

Maior estabilidade dimensional

Maior dureza

Melhor acabamento das peças fundidas

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Sequência de operações na fundição em

areia verde (1)

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Sequência de operações na fundição em areia verde (2)

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Compactação da areia numa caixa de moldar: utilizando dispositivo vibrador

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Compactação de areia numa caixa de moldar:

Comprimir e deixar com menos areia Encher em excesso e nivelar

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Fundição de peça com macho (1)

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Fundição de peça com macho (2)


2. Moldagem em molde metálico

2.1 Fundição em molde permanente (aço ou ferro fundido) – por gravidade

Aplicação mais conhecida = fundição de lingotes (regular e cilíndrica) que sofrerão processamento mecânico posterior

Moldes = lingoteiras

Verticais = fundição de lingotes de aço

Horizontais = metais e ligas não-ferrosas

Moldes permanentes mistos

Parte metálica do molde = coquilha

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Coquilha

O material solidifica mais rapidamente nesta seção, adquirindo uma camada metálica dura e de alta resistência ao desgaste

Vantagens (comparado aos moldes de areia)

Maior uniformidade

Melhor acabamento superficial

Tolerâncias dimensionais mais estreitas

Melhores propriedades mecânicas

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Desvantagens

Processo limitado a peças com dimensões relativamente pequenas devido ao alto custo do molde

Não pode ser utilizado para todas as ligas metálicas

Peças com formas muito complicadas dificultam o projeto do molde, tornando difícil a extração da peça do seu interior

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Molde permanente misto – fundição de cilindro de laminação coquilhado


2.2 Fundição sob pressão

Conceito: forçar o metal líquido, sob pressão, a penetrar na cavidade do molde (matriz).

Matriz = metálica, de natureza permanente, ou seja, pode ser usada inúmeras vezes.

Processo utiliza forte pressão e, consequentemente, alta velocidade de enchimento da cavidade do molde.

Vantagens (comparado com o processo por gravidade)

Formas mais complexas

Produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias mais estreitas

Alta capacidade de produção

Produção de peças praticamente acabadas

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Desvantagens

Dimensão de peças limitadas (inferior a 5 kg – dificilmente ultrapassam 25 kg)

Dificuldades de evasão de ar retido no interior da matriz (principal causa de porosidade nas peças fundidas)

Processo econômico para grandes volumes de produção (alto custo para equipamentos e acessórios)

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3. Fundição por centrifugação

Conceito:

Vazar o metal líquido num molde dotado de movimentação de rotação, de modo que a força centrífuga origine uma pressão além da gravidade, a qual força o metal líquido de encontro às paredes do molde, ocorrendo a solidificação.

4. Fundição de precisão

Conceito

Molde obtido pelo revestimento de um modelo consumível com uma pasta ou argamassa refratária que endurece à temperatura ambiente ou mediante adequado aquecimento

Pasta refratária endurecida = modelo inutilizado

Resultado: casca endurecida = molde com as cavidades correspondentes à peça que se deseja produzir

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Vantagens

Produção em massa de peças de formas muito específicas (difícil obtenção por outros processos de fundição)

Maior precisão dimensional

Utilização de qualquer metal ou liga

Processo permite:

Rigoroso controle do tamanho e contornos de grãos; solidificação direcional; orientação granular = controle mais preciso das propriedades mecânicas

Desvantagens

Dimensões e pesos limitados (peças não superior à 5 kg) – custo e capacidade de equipamentos

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Aplicações

Peças estruturais para indústria aeronáutica

Peças para motores de avião

Equipamentos aeroespaciais

Equipamentos médico e odontológico

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V. Fusão do metal

1. Fusão do ferro fundido

Carbono elevado (2,5 a 4,0%) e Silício com porcentagem acima do aço comum

Método clássico de fusão = forno “cubilô” (eficiência térmica e economia de processo)

Carcaça cilíndrica vertical de aço, revestida internamente com tijolos de material refratário

Diâmetro interno = até 1,80 metros e altura = 15 metros

Capacidade de fusão = de 1 ton/hora até 50 ton/hora

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Produção de ferro fundido com a seguinte composição:

Ctotal = 3,36%; Si = 2,17%; S = 0,12%; Mn = 0,77%; Cr = 0,21%

Carga utilizada:

Sucata de fundição = 1.089 kg

Ferro-gusa = 590 kg

Aço = 584 kg

Briquetes de Fe-Si = 6,4 kg

Carvão coque = 347 kg

Calcário (fundente) = 82 kg

Carboneto de silício = 15 kg

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Características do produto final

Sem grande uniformidade (composição química)

Difícil controle da temperatura do metal líquido

Utilizado para fundir peças de menor responsabilidade com relação à qualidade

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2. Fusão do aço

A fusão do aço é normalmente realizada em um “forno elétrico a arco”

Forno elétrico a arco

Carcaça cilíndrica de aço montada sobre um sistema que permite que o aparelho basculhe para frente e para trás

Soleira; partes laterais e cobertura (abóbada) são revestidos de material refratário

Sistema de aquecimento

Compreende três eletrodos, igualmente espaçados

Cada eletrodo é ligado a uma fase de um suprimento trifásico de eletricidade

Eletrodos, geralmente, de grafita (maior resistência e condutibilidade elétrica)

Efeito de aquecimento é produzido por arcos que se formam entre os três eletrodos

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As condições de fusão são controladas pela variação de voltagem aplicada (90 a 500 volts) e pelo ajuste automático da posição ou altura dos eletrodos

Este tipo de forno é dimensionado em termos de diâmetro de carcaça, o que determina a capacidade, em toneladas, do metal líquido do forno

Forno com diâmetro de 2,75 metros = capacidade de 10 a 12 ton de metal líquido

Forno com diâmetro de 3,35 metros = capacidade de 22 a 26 ton de metal líquido

O forno elétrico a arco pode fundir qualquer tipo de sucata

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Forno elétrico a arco


Defeitos em peças fabricadas pelo processo de fundição

Defeitos visuais

Protuberância metálica

Cavidades

Trincas (rupturas / fraturas)

Peças incompletas – falta de enchimento / molde vazado

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Protuberância Metálica - Rebarba metálica

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Protuberância Metálica - Rebarba metálica

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Protuberância Metálica - Veiamento

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Cavidades – porosidades ou gases

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Cavidades – porosidades ou gases

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Trincas (rupturas / fraturas)

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Peças incompletas – falta de enchimento

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Peças incompletas – molde vazado


Ensaios não-destrutivos

Conceito: ensaios realizados em materiais, acabados ou semi acabados, para verificar a existência ou não de descontinuidades ou defeitos, através de princípios físicos definidos, sem alterar suas características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais e sem interferir em seu uso posterior.

Utilização: fabricação, construção, montagem, inspeção em serviço e manutenção. Aplicado em soldas, fundidos, forjados, laminados, plásticos, concretos, entre outros.

Principais setores: petróleo/petroquímico; siderúrgico, aeroespacial, nuclear, naval, ferroviário, automotivo, entre outros.

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Principais tipos de ensaios utilizados com peças fundidas

1) Radiografia; radioscospia e gamagrafia

Radiografia: primeiro método de ensaio não-destrutivo utilizado na indústria

Filme radiográfico com gerador de Raio-X

Gamagrafia

Mesma técnica utilizada na Radiografia, porém a fonte de geração de radiação chamado de isótopo radioativo (Irídio, Cobalto ou Selênio)

Radioscopia

A peça é manipulada a distância dentro de uma cabine a prova de radiação, proporcionando uma imagem instantânea de toda a peça em movimento

Peças fundidas na indústria automobilistica

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2) Partículas magnéticas

Utilizado para detecção de descontinuidades superficiais ou sub superficiais em materiais ferromagnéticos (ex: trincas)

Princípio: geração de um campo magnético que percorre toda a superfície do material

Via úmida: preparado com pó de ferro magnético

Via seca: pó com partículas ferromagnéticas

Descontinuidade detectada visualmente

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3) Ultra-som

Reflexão de ondas acústicas quando encontram obstáculos á sua propagação, dentro do material

Princípio: é gerado um pulso ultrasônico transmitido através de um transdutor especial, encostado ou acoplado ao material. O resultado é mostrado em um monitor de LCD.

Observação: ultra-som são ondas acústicas com frequências acima do limite audível (0,5 a 25 Mhz)

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