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Aula 01: Introdução aos Processos de Fundição

1. Introdução - Definição de fundição.- Características e potencialidades dos processos de fundição.- Princípios fundamentais.

2. Classificação dos Processos de Fundição - Classificação em Função do Tipo de Molde.- Classificação em Função da Forma de Enchimento. 3. Critérios para Escolha de um Processo de Fundição - Material- Peça- Fatores Econômicos- Infraestrutura.

Disciplina: Fundição Professor: Guilherme O. Verran Dr. Eng. Metalúrgica

Processo metalúrgico de fabricação que envolve a

fusão de metais ou ligas metálicas, seguida do

vazamento-enchimento dos mesmos em moldes

adequados para solidificação e obtenção das formas

sólidas finais requeridas

DEFINIÇÃO DE FUNDIÇÃO

Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran Introdução aos Processos de Fundição

Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran

Fusão e Vazamento

Preparação de Areia e Moldagem Macharia

O Processo de Fundição permite obtenção de:

• Peças acabadas ou semi-acabadas

• Lingotes para conformação mecânica

• Lingotes para refusão


Principais elementos na obtenção de uma peça fundida em um molde de areia

Molde Inferior

Molde Superior

Linha de Apartação

Cavidade do Molde

Marcação do Macho

Areia

Areia

Caixa de Moldagem

Ataque

MACHO

Canal de Distribuição

Descida

Massalote


Etapas básicas envolvidas na obtenção de uma peça fundida em areia verde

Placa superior Placa inferiorMacho

Caixa de Machos

Desenho da Peça

Caixa e Placa superiores com os modelos dos canais

Caixa superior após compactação da areia

Caixa e Placa inferiores Caixa inferior após remoção do modelo

Caixa inferior após colocação do macho

Molde pronto para o vazamento do metal

Conjunto fundido extraído do molde

Peça fundida após operações de acabamento

FerramentalFerramental


Tipo de Molde Tipo de Modelo Forma de Enchimento

Fornos

Reações do Líquido

Propriedades do Líquido

Defeitos

FUSÃO ENCHIMENTO SOLIDIFICAÇÃO

Produto (Peça)

Estrutura

Propriedades

Canais de Enchimento

PROJETOS Massalotes

Peça

FERRAMENTAL MODELO/MOLDE

PROCESSO


Introdução aos Processos de Fundição

Sólido Líquido Sólido

Fusão

Tratamentos do BanhoManutenção da TemperaturaVazamento

Solidificação

Princípio Fundamental: mudança do estado físico do metal ou liga (fusão-solidificação)


Enchimento

Principais características do processo:

• Natureza economicamente competitiva

• Único processo de conformação viável em alguns casos

• Simplicidade técnica na obtenção de formas complexas

Versatilidade

Altas Taxas de ProduçãoPossibilidade de redução nas etapa de fabricação de um produto


Matriz para forjamento a quente usada na fabricação de cilindros

de pressão para Reatores Nucleares. Peso = 61,5 ton

Diversas peças de pequeno porte e com precisão de detalhes. Pesos

na faixa de gramas

Características dos Processos de Fundição

Versatilidade


Características dos Processos de Fundição- Versatilidade

• A literatura especializada descreve aproximadamente 38 métodos diferentes para obtenção de produtos fundidos

• Estes processos podem ser agrupados em 05 grandes grupos:

• Processos Convencionais de Moldagem: Areia verde, shell moulding, moldagem sem caixa.

• Processos Fundição em Moldagem de Precisão: Coquilha, Fundição Sob Pressão e Fundição de Precisão

• Processos Especiais de Moldagem e Fundição: Moldagem à Vácuo, Fundição Evaporativa (lost foam) e Fundição Centrífuga.

• Processos Moldagem com Areais Quimicamente Ligadas: Cura a Frio e Silicato de Sódio-CO2

.

• Novos Processos de Fundição: Rheocasting, Squeeze Casting, Fusão por Eletroescórias.


Características dos Processos de FundiçãoAltas Taxas de Produção

Produção de blocos de motores em Ferros Fundidos – fabricados na faixa do milhões


Características dos Processos de Fundição

Possibilidade de redução nas etapa de fabricação de um produto

Carcaça de compressor para uma motor de jato, anteriormente produzido por soldagem de múltiplos componentes, transformado em um componente formado por duas peças fundidas


Fundição de um molde de grande porte (grande parte do molde está “enterrada” no chão da fábrica).


Vantagens Funcionais dos Processos de Fundição

• Possibilidade de projetar os contornos internos e externos independente de quaisquer outros requisitos.

• Possibilidade de obtenção de estruturas(propriedades) em locais específicos (controle das condições de solidificação) nos quais são necessárias determinadas propriedades específicas tais como: rigidez, resistência ao desgaste, resistência à corrosão, ou máxima resistência a tensões dinâmicas.

• Possibilidade de produzir uma peça complexa usando um único ciclo de fabricação.

• Possibilidade real de obter peças com bom acabamento superficial.


Classificação dos Processos de Fundição

Tipos de

Moldes

Areia

Metálico

Convencionais

Casca Cerâmica

Cerâmica/Gesso

Especiais


Molde Inferior

Molde Superior

Linha de Apartação

Cavidade do Molde

Marcação do Macho

Areia

Areia

Caixa de Moldagem

Ataque

MACHO

Canal de Distribuição

Descida

MassaloteDetalhes de um Molde de Areia

Modelos para a obtenção de Moldes de Areia

Processo de Fundição em Moldes de Areia



Processo de fundição em Moldes Metálicos por Gravidade

Fundição em Coquilhas

Coquilha de pequeno porte Acionamento Manual

Máquina Coquilhadeira



Componentes principais de uma Máquina de Fundição Sob Pressão em Câmara Fria (Esquema)

Detalhe do Processo de Fundição Sob Pressão

em Câmara Fria

Processo de Fundição Sob Pressão



Processo de Fundição de Precisão Microfusão - Cera Perdida

• Modelos Destrutíveis em Cera

• Moldes Tipo Casca Cerâmica

Moldes tipo casca cerâmica no momento do vazamento

Modelo em cera sendo recoberto por lama cerâmica (confecção do

molde tipo casca cerâmica



Classificação dos Processos de Fundição

Forma de

Enchimento

Gravidade

Baixa Pressão

Sob Pressão

Centrifugação



Critérios para escolha de um processo de fundição:

• Material

• Peça

• Fatores Econômicos

• Infraestrutura




Material Propriedades

Propriedades da Peça Nível de qualidade desejado

Propriedades de Fundição Definem a maior ou menor facilidade de obtenção da peça



Propriedades de Fundição: Propriedades que determinam a maior ou menor habilidade de uma liga para a obtenção de pecas fundidas. ou

seja, definem a FUNDIBILIDADE de uma liga.

• Reatividade no estado líquido

• Fluidez: preferência por ligas com composição eutética maior capacidade de preenchimento.

• Ponto de fusão : preferência por ligas com composição eutética (menores temperaturas de fusão) economia de energia na fusão



Propriedades associadas com a Fusão e o Preenchimento:

• Modelo de Solidificação e formação de rechupes: preferência por ligas com composição eutética maior facilidade na compensação das contrações volumétricas associadas com a solidificação

• Coeficiente de Contração Volumétrica: preferência por ligas com composição eutética idem a anterior

• Tendência à Trincas de Solidificação: preferência por ligas com composição eutética correlacionada com o modelo de solidificação.

Propriedades associadas com a Solidificação:



FUNDIBILIDADE de uma liga metálica

Peça


• Performance: propriedades finais

• Design: tamanho, formato, espessura e complexidade

• Exigências: tolerâncias dimensionais, acabamento superficial, processamento subsequente




Fatores Econômicos

• Projeto e custo do ferramental

• Vida útil dos ferramentais

• Geração de sucatas e retornos

• Quantidade total a ser produzida

• Custo total do processamento

Relação Custo

x Benefício




Infraestrutura

• Disponibilidade de equipamentos

• Experiência profissional

• Tempo até o início da produção



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