Baixe Fundição: Peças por Solidificação de Metais Líquidos em Moldes Refratários. e outras Notas de estudo em PDF para Mecatrônica, somente na Docsity!
Fundição: Solidificação do metal líquido em um molde refratário, que apresenta a forma da peça desejada.
Operações:
- Modelagem;
- Moldagem;
- Macharia (se necessário);
- Fusão;
- Vazamento;
- Desmoldagem;
- Acabamento (rebarbação e limpeza)
Vantagens:
- Obtenção da peça a partir do metal líquido, sem necessidade de processos secundários de conformação
- Obtenção de contornos e formas internas e externas das mais complexas, com um mínimo de operações subseqüentes de acabamento;
- Tamanho/Peso. Desde poucos gramas a peças com mais de 200 T. Dimensões praticamente ilimitadas;
- Boa adaptação a produção em série F 0D E indústria automobilística;
- Acabamento e tolerâncias dimensionais variadas, de acordo com o processo escolhido; F 0B 1 0,2 a F 0B 1 6 mm
Considerações importantes sobre a fundição , quanto ao material a ser fundido:
- Oxidação parcial do metal com a atmosfera durante a fusão do material gera perdas;
- (Possível) reação do metal líquido com o cadinho refratário ou metálico;
- Escória: de refino ou protetora;
- Fluidez: facilidade do material em preencher o molde.
Viscosidade Fluidez Tensão superficial
Perdas por Oxidação :
- Perdas por escumagem (remoção da escória);
- Penetração e contaminação do cadinho;
- Respingos;
- Volatilização de um ou mais elementos da liga.
Rendimento metálico de fusão
O rendimento metálico de fusão depende de diversas variáveis:
- Quanto maior a presença de elementos oxidantes na liga F 0D E Menor o F 06 8 f ;
- Quanto menores as dimensões do material carregado F 0D E Menor o F 06 8 f
Fluidez Propriedade relativa à capacidade de um metal líquido fluir livremente no interior de um molde, preenchendo-o completamente, antes que sua solidificação o impeça.
Depende de vários fatores ligados ao metal e ao processo
Variáveis do metal:
- Viscosidade;
- composição química;
- tensão superficial;
- filmes superficiais de óxidos;
- teor de gás dissolvido;
- inclusões (sólidas) em suspensão;
- temperatura de vazamento.
Variáveis do processo :
- forma da peça;
- forma e dimensões da bacia de vazamento;
- material do molde (poder de extração de calor);
- velocidade do vazamento;
- grau de aquecimento do molde.
ALTA FLUIDEZ F 0D E MAIOR CAPACIDADE DE REPRODUÇÃO DE
DETALHES
Solidificação dos metais
Contração: todos os metais se contraem, exceto o Cd e o Bi.
Conseqüências da contração:
- Vazio de retração ou chupagem (shrinkage) Interno ou externo
- Diminuição dimensional da peça;
- Trincas a quente;
- Tensões residuais.
F 0D E Formas de compensar as conseqüências da contração:
- No modelo superdimensionado , segundo a contração linear do material;
- O projeto adequado das peças e o uso de machos altamente colapsíveis eliminam as trincas a quente;
- O projeto adequado das peças e a técnica adequad a de moldagem eliminam as tensões residuais (que podem também ser eliminadas por tratamento térmico posterior);
- Massalotes e solidificação direcionada evitam a formação de vazios de retração no interior da peça;
- Peças com seções variáveis F 0D E procurar iniciar com seções menores e terminar com as maiores (maior capacidade térmica). Modelamento ou modelação
Alimentação,
Massalotes Estudos teóricos e práticos:
- Falta de conicidade na entrada dos canais de descida;
- Ângulos vivos nas mudanças de direção do fluxo líquido. Propiciam a entrada de gases com o metal líquido.
Projeto eficiente F 0D E aumento lento e progressivo da velocidade e pressão no interior dos canais F 0D E redução na seção transversal
Massalote : material acrescentado à peça p/ previnir contrações (custo) Ligação massalote/peça: Deve ser fino para facilitar a remoção Deve ser espesso p/ não solidificar antes da peça
Tipos de massalotes:
- Abertos : fluxos exotérmicos, possibilidade de arrasto de impurezas para a peça;
- Fechados ou cegos : mais econômico e melhor acabamento da peça.
2) AREIA SECA
- (^) indicado para peças médias e grandes
- ferrosos e não-ferrosos
- melhor acabamento e tolerâncias dimensionais que o de areia verde.
Mistura : Areia sintéticas ou semi-sintéticas + aglomerantes orgânicos Secagem em estufas F 0D E 150 a 300°C
Superfície do molde pode ser protegida com tintas refratárias (melhor acabamento) Vantagens:
- maior resistência à erosão do metal líquido;
- maior estabilidade dimensional;
- maior resistência à pressão estática do metal líquido;
- maior resistência à penetração do metal.
Variações; Loam molding (moldagem em barro) F 0D E peças grandes (Chapelona); Moldagem em chamote (areia) F 0D E peças grandes. Barro : areia + argila F 0D E mistura bastante plástica; Chamote: argila refratária silico-aluminosa calcinada + tijolo refratário moído (silico-aluminoso) + argila refratária plástica + areia. Pintura e aquecimento em temperaturas próximas a 500°C. 3) Areia Cimento:
- peças grandes;
- (^) não precisa de calor para a secagem;
- alta resistência a seco.
Mistura: Areia silicosa lavada + 10% cimento Portland + 5% Água
Ex.: moldes para lingoteiras de grande porte
Desvantagens:
- Custo elevado da mistura;
- Não recuperável;
- (^) Baixa colapsibilidade F 0D E difícil desmoldagem.
4) Areia de Macho
- Precursor dos métodos modernos de fundição de precisão;
- Peças complicadas para o método de areia comum;
- Boa precisão dimensional;
- Pintura com tintas especiais para macho. Mistura : Areia + óleo de macho, óleo de linhaça (secativos) + elementos orgânicos + bentonita Moldes : Confecção manual ou em máquinas, secos em estufas (150 a 250 °C) Ex.: Corpos de compressores resfriados ao ar. 5) Processo CO 2
- Confecção do molde idêntica ao processo de areia verde.
Molde + machos F 0D E duas partes fechadas com grampos ou colados antes do vazamento. Desvantagens :
- Custo elevado do modelo (precisão dimensional e resistência térmica)
- Areia não recondicionável.
Limitações : Peças não maiores que 15 – 20 Kg. Utilização : motor de explosão refrigerado a ar, virabrequins, peças de responsabilidade (justificando o custo do processo).
7) Processo em cera perdida (Investment Casting)
- Modelos de precisão (cera ou termoplástico);
- Revestimento c/ lama refratária: gesso, pó de sílica, pó de zircônia.
- Endurecimento do revestimento
- Fusão do modelo, gerando as cavidades do molde F 0D E queima do molde para eliminar umidade (600 a 1000 °C)
- Vazamento.
Processo em cera perdida (cont.)
Emprego :
- Produção em série de pequenas peças (alguns gramas até alguns quilos);
- Acabamentos melhores que os da fundição em casca
- Peças complexas.
Desvantagens :
- Custo do molde metálico para a confecção do modelo (de precisão)
- Lama refratária é cara;
- Mão de obra na montagem dos cachos, revestimento e secagem.
- Relação peso das peças/peso do canal de alimentação é baixa.
Processo em gesso F 0D E antigo (F 0B 1 4000 anos pelos chineses) Utilizado na fundição de não-ferrosos, bom acabamento e precisão nas medidas
Desvantagens : - baixa permeabilidade do gesso. Variantes : Processo Antioch: moldes em gesso levados a uma autoclave c/ vapor e temperaturas elevadas, a fim de provocar porosidade.
Gesso Esponjoso: porosidade conseguida c/ adição de detergentes, para reter ar durante a operação de mistura. 8) Moldes permanentes (Coquilha)
material do molde : aço, Fofo e bronze (raramente).
- tamanho e peso, formato da peça
- volume de produção
- tolerâncias dimensionais
- acabamento superficial
- propriedades mecânicas ou físicas Quanto ao processo:
- Custo do equipamento
- custo dos insumos
- custo do preparo dos moldes
- método de limpeza das peças
- método de usinagem das peças
- tratamentos superficiais
Areias de fundição
Mistura formadora do molde: Elemento granular refratário (areia silicosa) + Elemento aglomerante mineral (argila, cimento) ou orgânico (óleos, resinas, farinhas). Geralmente dispersos em água.
Quanto à origem:
Areias naturais: arenito de cimento argiloso ou de rochas feldspáticas (saibro). Grão silicoso envolto por pasta argilosa. semi-sintéticas: Areia natural + adições p/ correção de propriedades. Sintéticas: mistura correta e específica de areia, aglomerante e umidade. Quanto ao uso : areia nova ou usada Quanto ao emprego no molde :
- faceamento
- enchimento
- macho
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