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ANTONIO CARLOS ANTONIO MARCIO DEVIT GONÇALVES JOSÉ ROSNER LEANDRO CRUZ PROCESSOS DE FUNDIÇÃO

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ANTONIO CARLOSANTONIO MARCIO

DEVIT GONÇALVESJOSÉ ROSNER

LEANDRO CRUZ

PROCESSOS DE FUNDIÇÃO

CTI – COLÉGIO TÉCNICO INDUSTRIAL

ARAUCÁRIA, 2011

ANTONIO CARLOSANTONIO MARCIO

DEVIT GONÇALVESJOSÉ ROSNER

LEANDRO CRUZ

PROCESSOS DE FUNDIÇÃO

Trabalho apresentado para avaliação

Do rendimento escolar na disciplina

De Processos, do curso Técnico em

Mecânica do colégio Tecnico CTI de

Araucária, ministrado pelo professor

Sérgio

CTI – COLÉGIO TÉCNICO INDUSTRIAL

ARAUCÁRIA, 2011

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Índice

Página

1. Introdução................................................................................................042. Processo de Fundição.............................................................................052.1.Vantagens da Fundição..........................................................................053. Etapas da fundição..................................................................................054. Processo de fundição em Areia verde.....................................................065. Etapas da moldagem em Areia verde.....................................................076. Vantagens/desvantagens da Areia Verde...............................................087. Processo de fundição Shell Molding.......................................................098. Etapas da moldagem..............................................................................099. Vantagens/desvantagens do Shell Molding............................................1010. Memorial descritivo................................................................................1111. Produtores do Ferro Fundido.................................................................1212. Conclusão..............................................................................................13

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1. Introdução

Os métodos de fundição são muito antigos, sua importância é

fundamental para o crescimento tecnológico desde os primórdios da

humanidade. Seu aperfeiçoamento é contínuo, partindo desde pequenas peças

fundidas artesanalmente às técnicas de siderurgia. O processo de fundição

consiste no conjunto de atividades requeridas para dar forma aos materiais por

meio da sua fusão, conseqüente liquefação e seu escoamento ou vazamento

para moldes adequados e posterior solidificação.

Os processos podem ser classificados pelo tipo de molde e modelo e/ou

pela força ou pressão usada par preencher o molde com o metal líquido.

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2. Processo de fundição

Fundição é um processo de fabricação onde um metal ou liga metálica,

no estado líquido, é vazado em um molde com formato e medidas

correspondentes aos da peça a ser produzida. A peça produzida por fundição

pode ter as formas e dimensões definitivas ou não. Em muitos casos após a

fundição, a peça é usinada para serem feitos ajustes dimensionais ou mesmo

conformada mecanicamente (por exemplo, ser forjada), para que as formas e

dimensões finais sejam obtidas.

O processo de fundição aplica-se a vários tipos de metais, tais como aços,

ferros fundidos, alumínio, cobre, zinco, magnésio e respectivas ligas.

Exemplos de peças fundidas: acessórios de tubulações, peças de um forno,

bloco do motor de automóveis e aviões, pistões, anéis dos pistões, bases de

máquina ferramenta, rodas, e eixos de manivela.

Os materiais usados na fabricação de moldes podem ser recuperáveis ou

perecíveis metálicos ou não-metálicos.

2.1. Vantagens da fundição

Obtenção de maneira econômica, peças de geometria complexa.

As fundições podem ser de materiais ferrosos ou não-ferrosos.

As peças fundidas podem apresentar dimensões limitadas, desde muito

pequenas e leves, ou até mesmo de muitas toneladas.

Permite um alto grau de automatização, gerando produção em quantidades e

em série.

Grande economia em operações de usinagem por conta de suas tolerâncias

dimensionais de +- 0,2 mm e +- 6 mm.

3. Etapas da fundição

• Projeto da peça

• Projeto do modelo

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• Confecção do modelo (modelagem ou modelação) - consiste em construir um

modelo com o formato aproximado da peça a ser fundida. Ele é feito de

madeira, alumínio, aço, resina plástica, gesso e até isopor.

• Confecção do molde (moldagem) - O molde é o dispositivo no qual o metal

fundido é colocado para que se obtenha a peça desejada. Ele é feito de

material refratário composto de areia e aglomerante.

• Confecção dos machos - Macho é um dispositivo feito também de areia, que

tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrâncias da peça. Eles são

colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o metal

líquido.

• Fusão do metal - Etapa em que o metal é derretido em fornos especiais e

transformado do estado sólido em líquido.

• Vazamento no molde - O metal líquido é despejado no molde.

• Desmoldagem – Retirada da peça sólida do molde.

• Rebarbação - a retirada dos canais de alimentação, massalotes e rebarbas

que se formam durante a fundição.

• Limpeza - A limpeza é feita por meio de jatos abrasivos, pois a peça

apresenta uma série de incrustações devido à areia utilizada na confecção.

• Controle de qualidade - Verificação da peça, ausência de defeitos.

4. Processo de fundição em Areia verde

Existem muitos processos de fundição com molde de areia, mas o mais

conhecido e empregado é a fundição em areia verde.

É chamado de areia verde porque a mistura mantém sua umidade

original, ou seja, o molde formado pela mistura não passa por processo de

secagem. A composição do agregado granular refratário (molde) é feita por

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areia-base que pode ser sílica (SiO2), cromita ou zirconita, mais argila (como

aglomerante) e água.

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. Quanto mais grossa a areia, maior a permeabilidade, porém, o

acabamento melhora com a areia fina.

Os moldes são preparados compactando a mistura de areia numa caixa

sobre um modelo com formato da peça a ser fundida. Preparado o molde, o

metal é vazado e as peças são desmoldadas durante rápidos ciclos de

produção. Após a utilização, praticamente toda a areia (98%) pode ser

reutilizada.

5. Etapas da moldagem em Areia verde

1. A caixa de moldar é colocada sobre uma placa de madeira ou no chão. O

modelo, coberto com talco ou grafite para evitar aderência da areia, é

colocado no fundo da caixa. A areia é compactada sobre o modelo

manualmente ou com o auxílio de marteletes automáticos.

2. Essa caixa chamada de caixa fundo é virada de modo que o modelo fique

para cima.

3. Outra caixa de moldar, chamada de caixa tampa, é então posta sobre a

primeira caixa. Em seu interior são colocados o massalote e o canal de

descida. Enche-se a caixa com areia que é socada até que a caixa fique

completamente cheia.

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4. O canal de descida e o massalote são retirados e as caixas são

separadas.

5. Abre-se o corpo de vazamento na caixa-tampa.

6. Abre-se o canal de distribuição e o canal de entrada na caixa-fundo e

retira-se o modelo.

7. Se houver machos, coloca-se nessa etapa. Coloca-se a caixa de cima

sobre a de baixo. Para prender utilizam-se grampos ou presilhas.

Depois disso, o metal é vazado e após a solidificação e o resfriamento, a

peça é desmoldada, com o canal e o massalote retirados. Obtém-se, assim,

a peça fundida que depois é limpa e rebarbada.

6. Vantagens / desvantagens do processo em Areia verde

As vantagens do processo são:

Tem o mais baixo custo dentre todos os métodos;

Menos distorção de formato;

Caixas de moldagem podem ser reutilizadas num curto espaço de

tempo.

Boa estabilidade dimensional;

Facilidade de reparo dos moldes;

Menor possibilidade de surgimento de trincas;

Equipamentos mais simples.

As desvantagens são:

O controle da areia é mais crítico;

Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho;

Acabamento superficial inferior nas peças de maior tamanho;

A estabilidade dimensional é menor nas peças de maior tamanho.

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7. Processo de fundição Shell Molding

As desvantagens do processo em areia verde levaram os engenheiros a

desenvolverem novos tipos de molde. E o uso das resinas foi um grande

aperfeiçoamento na utilização de areia para a produção de moldes de fundição.

A areia não precisa mais ser compactada porque o aglomerante, que é como

uma espécie de cola, tem a função de manter juntos os grãos de areia.

A cura (secagem) pode ser a quente ou a frio. A cura a frio é mais caro e

utiliza substâncias ácidas e corrosivas como catalisadores da reação química,

que exigem muito cuidado na manipulação porque são tóxicas. Por estas

desvantagens é pouco utilizado.

A cura a quente é chamada de “Shell molding” (moldagem em casca). As

resinas empregadas são normalmente do tipo poliéster, uréia formaldeído ou

fenolformaldeído. A resina constitui-se de 3 a 10% do molde, sendo o restante

constituído de areia-base, que deve ser isenta de argila ou impurezas e ser

fina. Quanto mais fina a areia, maior será a permeabilidade da casca.

8. Etapas da moldagem

1. Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao desgaste, são

fixados em placas juntamente com os sistemas de canais e os

alimentadores.

2. A placa é presa na máquina e aquecida por meio de bicos de gás até

atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250°C).

3. A placa, que geralmente é pintada com tinta à base de silicone para

evitar aderência da casca, é então girada contra um reservatório

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contendo uma mistura de areia/resina de modo que o modelo fique

envolto por essa mistura.

4. O calor funde a resina que envolve os grãos de areia e essa mistura,

após algum tempo (±15 segundos), forma uma casca (“shell”) com a

espessura necessária (entre 10 e 15 mm) sobre o modelo.

5. A “cura” da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa

quando a placa é colocada em uma estufa em temperaturas entre 350 e

450ºC.

6. Após 2 ou 3 minutos, a casca é extraída do modelo por meio de pinos

extratores.

Por causa da característica do processo, a casca corresponde a uma

metade do molde. Para obter o molde inteiro, é necessário colar duas metades

e inserir os machos, se existentes. O vazamento é feito por gravidade.

9. Vantagens/desvantagens do Shell Molding

As vantagens desse processo são:

Permite que os moldes e machos sejam estocados para uso

posterior;

Bom acabamento superficial;

Estabilidade dimensional do molde;

Tolerâncias mais estreitas;

Facilidade de liberação de gases durante a solidificação;

Mecanizável e automizável;

Adequado para peças pequenas e de formatos mais complexos.

As desvantagens são:

Custo mais elevado em relação à areia verde;

Dimensões mais limitadas em relação à areia verde.

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10. Memorial Descritivo

Peça a ser fundida: MARRETA

Material: Ferro Fundido Cinzento

Temperatura de fusão: 1130°C - 1230°C

Contração Média: 1,0%

Dimensões da peça:

Caixa de molde: 200 x 120

Ângulo de saída de molde 3º

Molde da peça: 72 x 40

Canal de alimentação: 10 x 10 x 60 de comprimento

Filtro: 8 x 20

Canal de decida de material liquido: 10 x 10

Caixa de macho: 237 x 12

Molde do macho: 45 x 20

Canal de entrada de areia: 15 x 10

Massalote: 15 x 27 com raio 8

Plano de divisão da peça: a linha de divisão da peça é uma só e projeta-se

exatamente no meio do molde, visando assim a praticidade, funcionalidade e

economia.

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11. Produtores F°F°

Na produção de ferro fundido, 4 maiores produtores:

TUPY (Joinville-SC), TEKSID (Betim-MG),

SAINT GOBAIN (Barra Mansa-RJ) e

MAHLE-Divisão Ferro (Mogi Guaçu-SP).

O maior produtor de peças fundidas em aço:

AMSTED MAXXION, com mais de 40% de

market-share, localizadas no estado de São Paulo. Fora deste estado,

destaque para ALTONA (SC) e para MAGGOTTEAUX (MG).

A produção de fundidos de alumínio apresenta como destaques os produtores

de peças para o setor automotivo: NEMAK (MG), ITALSPEED, KS PISTÔES,

MAGAL e MAHLE METALLEVE (SP) e a MOTO HONDA (AM), justificando a

mais elevada participação da região Norte/Nordeste.

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13. Conclusão

O processo de fundição é um conjunto de atividades requeridas para dar forma aos materiais por meio da sua fusão. A peça produzida por fundição pode ter as formas e dimensões definidas ou não, cada processo de fundição tem sua vantagem e desvantagem por isso precisamos ter conhecimento e estarmos sempre atualizados para um melhor desenvolvimento da empresa.

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