Processo de Fundio em Casca

Grupo 4

Processos Produtivos II

Santa Brbara DOeste, 17 de outubro de 2011

Processo de Fundio em Casca

Integrantes:

Aline Aparecida Amorim Bruno Furlan Fahl Dhiogenes dos Santos Sousa Elida Favaro Pamela Carolina Chinotti

R.A: 09.1467-1 R.A: 06.3591-2 R.A: 09.4946-1 R.A: 09.5456-2 R.A: 09.4838-0

Orientador:

Professor: Erivelto Marino

"Relatrio da aula prtica de processo de fundio em casca da disciplina Laboratrio de Processos Produtivos II da Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo".

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Sumrio1) Objetivo ....................................................................................................... 4 2) Introduo ................................................................................................... 4 2.1 Fundio em casca ............................................................................. 4 2.1.1 - Etapas do Processo.......................................................................... 6 2.2 Processo CO2 ...................................................................................... 9 2.3 Fundio em moldes permanentes ................................................... 9 3) Descrio da Prtica ................................................................................. 12 3.1 - Materiais utilizados ............................................................................ 12 3.2 Descrio do Processo .................................................................... 12 4) Resultados ................................................................................................ 13 5) Anlise De Resultados ............................................................................. 13 6) Respostas s questes do roteiro da aula prtica ................................. 13 7) Concluso ................................................................................................. 14 8) Referncias Bibliogrficas ....................................................................... 14

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Lista de figurasFig. 2.1 Modelo Emplacado Fig. 2.2 Sistema de aquecimento da placa Fig. 2.3 Moldagem da placa Fig. 2.4 Desmoldagem da placa Fig. 2.5 Sintetizao final da casca Fig. 2.6 Esquema da casca pronta para o vazamento Fig. 2.7 Fotos de moldes Shell Fig. 2.8 Foto de moldes permanentes Fig. 2.9 Esquema de molde permanente Fig. 2.10 Sequncia de moldagem em coquilha 6 6 7 7 7 8 8 10 11 11

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1) ObjetivoAprender sobre o processo de fundio utilizando moldagem Shell Molding, atravs da confeco de um molde em casca e vazo de liga ZAMAC no mesmo. Observar a influncia do material dos moldes no processo de solidificao de uma pea fundida destacando o acabamento superficial e as tolerncias dimensionais obtidas por este processo.

2) Introduo2.1 Fundio em casca Shell Molding ou Moldagem em Casca um revolucionrio processo usado para Fundir com excelente preciso e baixo custo, inventado em 1941 por Johannes Croning. O Poder da Metalurgia, embora conhecido desde o trabalho de Wollaston no comeo do sculo XIX, aplicaes extensas somente foram alcanadas no meio do sculo XIX. (1941) A Moldagem em Shell um processo similar ao processo de Moldagem em Areia exceto pela mistura de resina (de 1 a 6%) na areia o que garante a unio dos gros. Desenvolver e criar um Ferramental nos padres desejados pode levar semanas, mas uma vez desenvolvido, pode-se produzir de 5 a 50 Cascas por hora, dependendo da complexidade do molde, do tamanho e do equipamento. A espessura das Cascas podem variar entre 3 e 10 mm, dependendo do tempo de criao das Cascas e da quantidade de resina empregado. Devido baixa granulometria da areia Shell esse um processo que permite a produo de moldes com alta preciso e excelente acabamento superficial (classe 1). Aplicabilidade Para peas de peso variando desde dezenas de gramas at 200 kg. Peas que exigem estreitas tolerncias dimensionais e timo acabamento superficial. Peas com seces delgadas e geometria complexa. Vantagens do Processo Excelente acabamento superficial. Tolerncias dimensionais estreitas. Possibilidade de estocagem dos moldes. Facilidade em obter seces delgadas. Utiliza muito menos areia. Grande possibilidade de automao. No requer operrios com longa prtica. 4

Desvantagens do Processo um dos mais caros processos de moldagem. Limitao do peso e dimenses mximas da pea a ser fundida. Elevado custo da resina aglomerante. H necessidade de equipamentos e acessrios para controle. Pouco justificvel para pequenas quantidades. Preparao da Areia A. Utilizao de resina lquida:

Mistura-se a areia e a resina lquida junto a outros elementos produzindo assim a areia coberta por resina. Mantm-se a mistura na temperatura ambiente ou pouco acima. O solvente da resina deve ser removido, produzindo assim uma areia seca e flovel, sendo cada gro recoberto por uma camada de resina. Durante o processo necessrio a constante moagem e/ou insuflao de ar frio ou morno. A principal desvantagem que necessrio o manuseio de muito lquido, normalmente muito viscoso e pegajoso. B. Utilizao de resina em p e solvente:

Mistura-se areia, resina em p e outros ingredientes por 1 minuto. Uma quantidade pr-determinada de solvente (lcoois e cetonas) adicionada e a moagem continua at que a areia fique seca e flua livremente. Pode ocorrer empelotamento na areia e isto pode gerar problemas em mquinas de sopro. A soluo e adicionar gua ao solvente. C. Utilizao de areia quente e resina em escamas. Aquece-se previamente a areia a temperaturas entre 135 e 175C. Adiciona-se ento uma resina termoplstica em escamas ou gros e a mistura moda por 1 a 2 minutos. Durante esta moagem a resina funde e cobre os gros de areia. Adiciona-se ento uma soluo aquosa catalisadora sendo a mistura resfriada rapidamente por ar. Este mtodo apresenta trs principais vantagens se comparado aos outros: resistncia da areia 25% maior, a areia coberta no produz poeira e no existe perigo de incndio durante a evaporao dos solventes. Porm, a principal desvantagem a necessidade de aquecer a areia a temperaturas relativamente elevadas.

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2.1.1 - Etapas do Processo Confeco do modelo em placa (macho): Normalmente feito de metal para suportar altas temperaturas e desgastes. Adicionam-se ainda os canais de alimentao, ataque, etc.

Fig. 2.1 Modelo Emplacado Fixao da placa na mquina: A placa presa na mquina e aquecida por meio de bicos de gs at atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250C).

Fig. 2.2 Sistema de aquecimento da placa Carregar reservatrio e girar: A placa colocada na mquina com o reservatrio j preparado. Existe o giro e o molde permanece em contato com a mistura por um determinado perodo, formando uma parede de 6 a 15 mm de espessura.

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Fig. 2.3 Moldagem da placa Retirada da placa: A placa retirada da mquina com a camada de material j envolvendo o molde, porm no totalmente dura.

Fig. 2.4 Desmoldagem da placa Finalizao do molde: A placa de modelar com a casca formada, retirada do recipiente e colocada no forno de coco, onde mantida durante 30 a 40 segundos a uma temperatura entre 250 a 300C (5), sintetizando-se.

Fig. 2.5 Sintetizao final da casca 7

Vazamento do Molde: As duas metades da casca so juntadas na caixa, suportadas por areia ou limalha. O molde est ento pronto para ser vazado.

Fig. 2.6 Esquema da casca pronta para o vazamento Imagens moldes em casca

Fig. 2.7 Fotos de moldes Shell

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2.2 Processo CO2 Processo de aplicao relativamente recente amplamente utilizado na confeco de moldes e machos referentes a componentes pequenos, mdios ou grandes, permitindo obter peas com pesos que vo desde alguns gramas at dezenas de toneladas. O processo resume-se na utilizao de moldes convencionais de areia aglomerados com silicato de sdio. Aps a compactao por mtodos usuais, os moldes so submetidos a um tratamento com CO2 (gasagem), fazendo-se passar uma corrente do gs atravs do molde. Devido reao entre o gs e o silicato de sdio, forma-se slica-gel, carbonato de sdio e gua, resultando no endurecimento do molde em curto perodo de tempo. Dispensa-se o tratamento em estufa, obtendo-se resistncia e durezas elevadas. 2.3 Fundio em moldes permanentes Os processos de fundio por molde permanente usam moldes metlicos para a produo das peas fundidas. Por esses processos realiza-se a fundio por gravidade (coquilha) ou por presso. Usar um molde permanente significa que no necessrio produzir um novo molde a cada pea que se vai fundir. A vida til de um molde metlico permite a fundio de at 100 mil peas. Um nmero to impressionante deveria possibilitar a extenso de seu uso a todos os processos de fundio. S que no bem assim. A utilizao dos moldes metlicos est restrita aos metais com temperatura de fuso mais baixas do que o ferro e o ao. Esses metais so representados pelas ligas com chumbo, zinco, alumnio, magnsio, certos bronzes e, excepcionalmente, o ferro fundido. O motivo dessa restrio que as altas temperaturas necessrias fuso do ao, por exemplo, danificariam os moldes de metal. Os moldes permanentes so feitos de ao ou ferro fundido ligado, resistente ao calor e s repetidas mudanas de temperatura. Moldes feitos de bronze podem ser usados para fundir estanho, chumbo e zinco. Os produtos tpicos da fundio em moldes permanentes so: bases de mquinas, blocos de cilindros de compressores, cabeotes, bielas, pistes e cabeotes de cilindros de motores de automveis, coletores de admisso. Esses produtos, se comparados com peas fundidas em moldes de areia, apresentam maior uniformidade, melhor acabamento de superfcie, tolerncias dimensionais mais estreitas e melhores propriedades mecnicas. Por outro lado, alm de seu emprego estar limitado a peas de tamanho pequeno e produo em grandes quantidades, os moldes permanentes nem sempre se adaptam a todas as ligas metlicas e so mais usados para a fabricao de peas de formatos mais simples, porque uma pea de formas

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complicadas dificulta no s o projeto do molde, mas tambm a extrao da pea aps o processo de fundio. Para fundir peas em moldes metlicos permanentes, pode-se vazar o metal por gravidade. Nesse caso, o molde consiste em duas ou mais partes unidas por meio de grampos para receber o metal lquido. Isso pode ser feito manualmente. A montagem dos moldes tambm pode ser feita por meio de dispositivos mecnicos movidos por conjuntos hidrulicos, que comandam o ciclo de abertura e fechamento dos moldes. Tanto os moldes quanto os machos so cobertos com uma pasta adesiva rala feita de material refratrio cuja funo, alm de proteger os moldes, impedir que as peas grudem neles, facilitando a desmoldagem. A fundio com moldes metlicos tambm feita sob presso. Nesse caso, o molde chama-se matriz. Principais Caractersticas: Custo do molde elevado Fundio de peas em ligas de alumnio, magnsio, cobre, zinco e ferro fundido cinzento Em ligas de alumnio produz peas at cerca de 300 kg, para ferro fundido cinzento at cerca de 15 Kg Bom acabamento e preciso dimensional; Paredes finas e formas complicadas; Resfriamento rpido melhores propriedades mecnicas da pea.

Fig. 2.8 Foto de moldes permanentes

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Fig. 2.9 Esquema de molde permanente

Fig. 2.10 Sequncia de moldagem em coquilha 11

3) Descrio da Prtica3.1 - Materiais utilizados Forno Eltrico (Forja) Cadinho Equipamentos para Manuseio dos Cadinhos Liga ZAMAC Sistema de aquecimento da areia Areia Shell Modelo emplacado de metal Molde em casca Molde Permanente

3.2 Descrio do Processo Pode-se dividir o processo em quatro partes: 1. 2. 3. 4. Descrio dos processos. Confeco do molde em casca. Vazamento em casca e em coquilha. Desmoldagem das peas. 1. Descrio dos processos Foi feita inicialmente, uma apresentao do processo de fundio em casca e de fundio em coquilha, destacando a diferena entre esses processos com os outros. Foi feito tambm a apresentao de todos os equipamentos e acessrios que seriam usados nesta atividade prtica e uma explicao sobre os cuidados que devero ser tomados em relao segurana para obteno do molde e posterior vazagem. 2. Vazamento em casca e em coquilha Em seguida, foram colocados o molde em casca (j pronto) e o molde permanente dentro de uma caixa com areia para garantir que os moldes se dividissem e pra conter qualquer vazamento de metal. Foi retirado ento o cadinho com ZAMAC a 500C do forno e o metal foi vazado por um aluno, seguindo orientaes do tcnico, em ambos os moldes, um de cada vez. 3. Confeco do molde em casca Em seguida, foram explicadas as etapas para se fazer confeco do molde (casca) e realizado as mesmas conforme abaixo: Aplicao do desmoldante na placa; Aquecimento da placa por 10 minutos; Fixao da placa no silo com areia; 12

Giro do silo para que a areia entrasse em contato com o modelo; Aps 6 minutos a placa com a casca foi retirada do silo e aquecida por mais 3 minutos pra completar a sintetizao da areia; Depois foi retirada a casca e repetido todas as etapas anteriores para se obter a outra metade do molde; Em seguida as duas cascas foram coladas formando o molde. 4. Desmoldagem das peas

Aps terminar a confeco do molde em casca, foram retirados os moldes que haviam sido vazados de dentro da areia e feito a desmoldagem e limpeza das peas.

4) ResultadosAps o trmino o processo de acordo com as orientaes do instrutor tcnico, o resultado foram duas peas em liga ZAMAC com bom acabamento superficial, devido aos processos utilizados. Em vista aos objetivos propostos pode-se dizer que foram alcanados j que agora se pode ter uma viso mais ampla sobre o processo de fundio em casca e fundio em coquilha.

5) Anlise De ResultadosAnalisa-se que os processos de fundio em casca e fundio em coquilha so dois processos que possibilitam um acabamento superficial e um controle dimensional muito melhor que os processos de fundio em areia verde, j que em ambos a resistncia do molde maior e o acabamento tambm.

6) Respostas s questes do roteiro da aula prtica1. Como ocorre a sada de gases durante a solidificao nesse processo? Como esse molde livre de umidade os poros do mesmo encontram-se desobstrudos possibilitando assim a passagem e liberao dos gases. 2. Qual a composio da mistura de moldagem usada nesse processo? No processo Shell molding, a mistura utilizada consiste em areia Slica, Zircnia ou Olivina, misturada a uma resina sinttica polimeriz (de 1 a 6%).

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3. Faa uma anlise e apresente as justificativas relevantes para utilizao de processos que utilizam moldes confeccionados em casca na fabricao de uma pea qualquer. Os moldes confeccionados em casca apresentam acabamento superficial classe 1 e por utilizarem aglomerante sinttico, possuem maior resistncia tenso interna gerada durante o vazamento do metal, por isso possibilitam um maior controle dimensional da pea. Sendo assim torna-se vivel utilizar esse processo quando se deseja confeccionar muitas peas, pois poupa gastos com retrabalho e um processo que pode ser facilmente automatizado. 4. Quais os tipos de aglomerantes usados no processo? O aglomerante utilizado no processo resina sinttica inorgnica (Ex. Resina Fenlica), pode ser misturado areia na forma liquida ou em p.

7) ConclusoConclui-se atravs das pesquisas e da aula prtica que a fundio em casca, assim como a fundio em coquilha, apesar de ser considerado um processo caro, um processo vivel no caso de se precisar se fazer muitas peas, pois possibilita melhor controle dimensional e acabamento reduzindo assim os gastos com posteriores processos de usinagem e acabamento.

8) Referncias BibliogrficasDisponvel em: ftp://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/TM233/FUNDI%C7%C2O%20EM%20CASCA .ppt. Acessado em: 14 de outubro de 2011. Disponvel em: http://www.mdunas.com.br/cascas.htm. Acessado em: 14 de outubro de 2011. Disponvel em: http://www.joinville.ifsc.edu.br/~valterv/Processos%20de%20Fabrica%C3%A7 %C3%A3o/aula%202%20Processo%20de%20Fundicao.pdf. Acessado em: 14 de outubro de 2011. 14