Fundição

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Fundição

O processo de fundição consiste em vazar (despejar) metal líquido num molde contendo uma cavidade na geometria desejada para a peça final.

Os processos podem ser classificados pelo tipo de molde, pela força ou pressão usada para preencher o molde com o metal líquido.

O processo de fundição permite obter, de modo econômico, peças de geometria complexa, sua principal vantagem em relação a outros processos.

Fundição

O processo de fundição aplica-se a vários tipos de metais, tais como aços, ferros fundidos, alumínio, cobre, zinco, magnésio e respectivas ligas. Os aços fundidos, por exemplo, podem apresentar elevadas tensões residuais, microporosidade, zonamento e variações de tamanho de grão. Tais fatores resultam em menor resistência e ductilidade, quando comparados aos aços obtidos por outros processos de fabricação como conformação a quente.

Vantagens:

• Baixo custo• Possibilita a fabricação de peças nas mais

variadas formas geométricas;• Pode ser fabricado peças de grande porte• Redução de matéria-prima, produção de peças

de paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas;

• Redução de processos subsequentes – peças quase prontas

• Utilização da mesma matriz para milhares de peças

• Alta capacidade de produção

Propriedades Físicas

• Resistência:– ao desgaste, por possuírem grafita, que

age como lubrificante;– À abrasão;– À corrosão;– À altas temperaturas;

• Amortecimento de vibrações, característica fundamental para bases de máquinas;

Classificação

• Existem muitas variantes no processo de fundição (grau de automação, produtividade, precisão dimensional, acabamento superficial).

• Destaca-se a influência do tipo de molde nas propriedades físicas do material resultante. Por este motivo os processos de fundição são muitas vezes classificados de acordo com o tipo de molde utilizado.

Os processos típicos podem ser classificados em quatro grupos básicos:

• Areia Verde (molde é descartável) • Molde Permanente (molde é metálico, bipartido).• Injeção (molde é metálico, o metal líquido entra sob

pressão) • Cera Perdida (molde e modelo são descartáveis)

Tabela de Comparação

Fatores a considerar

O tipo de processo a usar deve ser escolhido adequadamente. Os mais importantes fatores a considerar são:

• Quantidade de peças a produzir • Projeto da fundição • Tolerâncias requeridas • Grau de complexidade • Especificação do metal • Acabamento superficial desejado • Custo do ferramental • Comparativo econômico entre usinagem e

fundição • Limites financeiros do custo de capital • Requisitos de entrega

Áreas de utilização

• Máquinas e Implementos Agrícolas;

• Veículos de Transporte, Motores e Tratores;

• Indústria Automobilística;

• Máquinas Operatrizes;

Fundição Areia Verde

Etapas de fabricação

Processamento:

• Moldagem;

• Composição da carga;

• Fusão:

• Transferência;

• Vazamento;

• Desmoldagem;

• Acabamento;

Moldagem:

• Fabricação do molde, que contem uma cavidade que reproduz a geometria da peça.

• Os elementos típicos:– Canais (de entrada, descida, alimentação);– Massalotes (para compensar as contrações

dimensionais do metal durante a solidificação);– Macho (componente utilizado para evitar que o

metal ocupe um determinado espaço do molde, gerando uma cavidade na peça final).

Moldagem:

Moldagem:

• Modelo: tem o formato externo da peça a ser fundida;

• Macho: tem o formato interno da peça a ser fundida;

• Molde: dispositivo onde o metal é vazado;

Massalotes:São reservatórios de metal líquido que irão compensar a contração do metal da peça quando da mudança de estado líquido ® sólido. Um massalote mal dimensionado irá causar um “rechupe” ou vazio de contração na peça.

Resfriadores: São peças metálicas que entrarão em contato com o metal líquido, acelerando a solidificação naquela posição. São usados para direcionar a solidificação de forma a aumentar a eficiência dos massalotes.

Respiros: São canais para saída do ar e dos gases de combustão da resina da areia durante o vazamento do metal no molde.

Canais de vazamento: São os dutos para levar o metal vindo do cadinho de vazamento até o interior do molde, que contém a cavidade que irá formar a peça fundida.

Os projetos de peças fundidas em aço são completamente diferentes dos

projetos de peças fundidas em ferro, pela simples razão destas ligas terem uma

contração de solidificação bastante diferente.

Materiais para placa modelo

• modelos em isopor• modelos em madeira• modelos em plástico (epóxi)• modelos em metal (alumínio –

ferro – bronze)

A qualidade e custo crescem em direção ao modelo em metal.

Composição da carga:• É a etapa onde são carregadas, no forno de fusão,

as diversas matérias primas que vão compor o produto para vazamento

Forno Indução

Forno Rotativo

Forno Cubilô

Fusão:

• aquecimento da carga até uma temperatura superior ao ponto de fusão do material. Este excesso de temperatura (super-aquecimento) é necessário para compensar as perdas de calor envolvidas nas etapas posteriores e que antecedem ao vazamento do metal líquido no molde.

Transferência:

• Transporte do metal líquido do forno até o molde. (Cadinho)

Vazamento:

• Despejar o metal líquido no molde.

Desmoldagem:

Extração do metal solidificado (peça, canais e) do resto do molde (caixa de areia e macho)

Acabamento:

Operações de rebarbação e jateamento de areia na etapa de acabamento.

As propriedades desejadas dependem da microestrutura. A microestrutura , na temperatura ambiente, é resultante de uma série de transformações que começam no estado líquido. Estas transformações são influenciadas pela composição do material e pelas variáveis de processo (velocidade de extração de calor, temperatura de vazamento, etc.).

Microfusão

Fundição de precisão ou Fundição em cera perdida

Tecnologia de fundição através de modelos elaborados em cera e revestidos com material refratário, também chamado de processo a cera perdida, com maior precisão na peça pronta e muitas vezes dispensando usinagem conforme o grau de tolerância requerido.

Exemplo de peças

É construído uma matriz em aço (negativo), onde é injetado cera, obtendo-se o positivo. Estas peças são retiradas da matriz e dispostas numa “árvore” formando um conjunto de peças.

Injeção de cera na matriz

Peças em cera montadas na “arvore”

Esta “árvore” é revestido com material cerâmico refratário, e depois de seco, é calcinado para aumento de resistência e assim a cera é derretida

Formou-se então o “cacho” que deverá receber o aço em estado líquido, previamente analisado sua composição

Fundiçãodo aço

O aço é despejado no interior do “cacho” e resfriado naturalmente. Este é quebrado e assim obtido um conjunto de peças, que são separadas, retirado as rebarbas e jateadas, ficando prontas para utilização ou usinagem de precisão.

Quebrado

“cacho”.

Em todo segmento metalúrgico para construção de máquinas, compreendendo: indústrias alimentícias, automobilística, aeroespacial, naval, válvulas, médico-hospitalar, odontológicos, armamento, têxteis, conexões, gráficas, embalagem, implementos agrícolas, etc.

LIMITAÇOES:

Peso: de 5 gramas a 20 kilogramas,Diâmetro: máximo de 400 mm,Comprimento: máximo 400 mm.Todas as ligas de aço carbono e aço

inoxidável.

• Consegue-se obter uma peça com alto grau de complexidade já em sua forma final,

• São mais resistentes pelo fato de serem monolíticas e sem soldas.

• Pode-se trabalhar com metais difíceis de usinar • Liberdade de projeto, • Ampla variedade de ligas, • tolerâncias menores em comparação com

outros processos, • menor perda de material, etc.

Tudo depende da complexidade da peça, seu peso, composição química e principalmente do lote a produzir.

Injeção

Fundição sob pressão

Molde

Motor injetado

Peça com canal de alimentação e distribuição

Esquema de funcionamento

Injeção

• Molde metálico fixo

• Exige pressão para a compactação do material

• Alta produtividade

Características Injeção

• Os moldes metálicos utilizados em fundição sob pressão são chamados de matrizes.

• É geralmente construída em duas partes que são fechadas hermeticamente no momento do vazamento do metal líquido.

• O metal é bombeado na cavidade da matriz sob pressão suficiente para o preenchimento total de todos os seus espaços e cavidades. A pressão é mantida até que o metal se solidifique. Então, a matriz é aberta e a peça ejetada por meio de pinos acionados hidraulicamente.

Matriz de injeção

Funcionamento

No seu interior há um pistão hidráulico que, ao descer, força o metal líquido a entrar em um canal que o leva diretamente à matriz. A pressão exercida pelo pistão faz com que todas as cavidades da matriz sejam preenchidas, formando-se assim a peça após a solidificação.

Vantagens da Injeção

• Peças de ligas como as de alumínio, fundidas sob pressão, apresentam maiores resistências do que as fundidas em areia;

• As peças fundidas sob pressão podem receber tratamento de superfície com um mínimo de preparo prévio da superfície;

• Possibilidade de produção de peças com formas mais complexas;

• Possibilidade de produção de peças com paredes mais finas e tolerâncias dimensionais mais estreitas;

• Alta capacidade de produção; • Alta durabilidade das matrizes.

Desvantagens da injeção

• Limitações no emprego do processo: ele é usado para ligas não-ferrosas, com poucas exceções;

• Limitação no peso das peças (raramente superiores a 5 kg.);

• Retenção de ar no interior das matrizes, originando peças incompletas e porosidade na peça fundida;

• Alto custo do equipamento e dos acessórios, o que limita seu emprego a grandes volumes de produção.

Peças fabricadas

A indústria automobilística utiliza uma grande quantidade de peças fundidas sob pressão:

tampas de válvulas, fechaduras, carcaças de motor de arranque, maçanetas, caixas de câmbio de

máquinas agrícolas.

O mesmo acontece com a indústria aeronáutica, que utiliza peças fundidas principalmente de ligas de alumínio e magnésio. Essa variedade de produtos indica a importância desse processo de fabricação dentro do setor de indústria metal-mecânica.

Injetoras

Exercício

• Descreva como acontece o processo de injeção

• Cite produtos que são fabricados pelo processo de injeção

• Cite 4 vantagens do processo de injeção

• Quais os materiais podem ser injetados?

• No processo de microfusão como são feitos os moldes e de que material podem ser fabricados?

• Comparando a fundição em areia verde e a microfusão, complete a tabela com as características de cada processo

• Cite as etapas do processo de microfusão

• Cite 3 vantagens do processo de microfusão

• Cite 3 vantagens e 3 desvantagens do processo de fundição?

• Cite as etapas do processo de fundição em areia verde

• Quais produtos podem ser produzidos por este processo

• O que é placa modelo?