AULA 6: SOLIDIFICAÇÃO
RESFRIAMENTO A PARTIR DO ESTADO GASOSOS
o Líquidos – Átomos apresentam elevado nível de energia, sem estrutura cristalina
o Sólidos – Átomos vibram em posições fixas, com estruturas cristalinas
NUCLEAÇÃO HOMOGÊNEA
o Consiste na formação de núcleos de solidificação uniformes em todo o metal liquido, na forma esférica. Para
o líquido se transformar em sólido pelo super resfriamento a temperatura tem que ser abaixo da de
solidificação. Necessita de um super resfriamento na ordem da centena, maior que a nucleação heterogênea.
NUCLEAÇÃO HETEROGÊNEA
o Consiste na formação de partículas de solidificação sobre substratos, impurezas ou sobre as paredes do
molde, onde o super resfriamento é de 0,1 até 10°C. Normalmente na indústria são utilizados agentes
inoculantes com o intuito de servir como substrato para a formação de partículas de solidificação, servindo
assim também como refinadores.
Na indústria, para reduzir o tamanho de grão pode ser aumentada a taxa de resfriamento. Também pode-se
adicionar vários inoculantes diferentes para conferir diferentes propriedades nas peças.
CRESCIMENTO DE GRÃO
o A forma em que acontece o crescimento de grão depende de vários fatores:
Composição química da liga metálica;
Taxa de resfriamento;
Super resfriamento da liga.
o Quanto maior a velocidade de resfriamento, menor o tamanho do grão.
CLASSIFICAÇÃO DAS PRINCIPAIS LIGAS QUANTO AO MODELO DE RESFRIAMENTO
o Plana – ligas com temperatura constante de solidificação – composição eutética e metais puros.
o Colunar – ligas com pequeno intervalo de solidificação – aços, ferros fundidos e latões.
o Dendrítica – ligas com grande intervalo de solidificação – ligas de alumínio hipoeutéticas e bronze.
Plana: necessidade de solidificação direcionada; maior facilidade de alimentação.
Dendrítica: baixa temperatura de vazamento; uso de refinadores.
Ligas com expansão volumétrica em estágios da solidificação – ferros fundidos cinzentos e nodulares.
FORMAÇÃO DE RECHUPE PELA EVOLUÇÃO DA SOLIDIFICAÇÃO
o A solidificação começa nas extremidades da peça, como o núcleo é o último a solidificar a contração pode
formar rechupe.
MASSALOTES
o O massalote tem a função de reabastecer o molde durante a contração líquida e solidificação do metal.
o Para isso o massalote deve:
Ser o último elemento a solidificar;
Exercer pressão (coluna líquida) para sobre a peça em formação.
Ter reserva líquida suficiente para abastecer as zonas contraídas.
Volume maior ou igual a peça.
o Modulo de resfriamento – M= Volume/Área superficial.
Quanto maior o módulo, maior o tempo de resfriamento da peça.
O módulo de resfriamento do massalote deve ser maior que o módulo de resfriamento da peça, pois
ele precisa ser o último a se solidificar.
O módulo de resfriamento relaciona o volume da peça com sua área superficial, de modo a determinar
fatores como taxa de resfriamento, ou seja, mantendo um mesmo volume e aumentando a área
superficial, o módulo de resfriamento irá diminuir, significando que a peça irá resfriar mais rápido. É
importante realizar seu cálculo para o dimensionamento correto do massalote e do canal de
alimentação da peça, além de sua geometria. Por exemplo, o módulo de resfriamento do massalote
precisa ser maior do que o módulo de resfriamento da peça, garantindo assim que seja o último
componente a solidificar.
o Requisito volumétrico do massalote
O volume do massalote deve ser maior ou igual ao volume de metal a ser fornecido para compensação
da contração durante a solidificação.
o Número de massalotes
O dimensionamento do massalote depende da geometria da peça também, pois o mesmo é capaz de
abastecer bem uma distância de 2T, sendo T=espessura/altura, ou seja, dependendo da geometria da
peça são necessários mais de um massalote, em diferentes posições.
SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DEVE:
o Manter fluxo contínuo de fornecimento;
o Evitar turbulência superficial;
