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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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