Solidificação e Fundição dos Metais
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(1)De acordo com o diagrama de fases al-mg, para a composio da liga
20% de mg a temperatura liquidus de 500c e a temperatura solidus de
450c; para a composio da liga com 30 % de mg a temperatura liquidus
de 480c e a solidus de 450c.baseado neste dados , para as ligas
apresentadas, que tipo de porosidade poder ser formado no processo de
solidificao? Explique por qu.
Composio da liga 20 % - Para ligas metlicas com grandes intervalos de
solidificao, neste caso Delta T = 100, leva a ter maiores tamanhos de gros,
maiores tamanhos de dendritas, tendendo a formar microporosidades.
Composio da liga 30 %- Para ligas metlicas com pequenos intervalos de
solidificao, neste caso Delta T= 30, ter menores tamanhos de gros,
formando dendritas de tamanhos menores, sendo mais suceptvel a formao
de macroporosidades.
Explicao= Maiores tamanhos de dendritas, geram reas maiores entre os
braos secundrios. Quando 2 braos secundrios de 2 dendritas paralelas se
encontram, eles confinam o lquido que vai se solidificando e vai sofrendo
contrao devido solidificao. Mas como o lquido est confinado entre as
dendritas, no tem como esta regio ser abastecida com mais lquido para
compensar a contrao, gerando assim microcavidades.
(2)O que macroporosidade, quais suas causas e como podemos evitar
ou reduzir sua ocorrncia? O que microporosidade, quais suas causas e
qual seu principal mecanismo de formao?
Macroporosidade- um defeito que ocorre em uma determinada parte da
pea (a ltima a se solidificar).
Causa- causado pela contrao na interface L-S.
Mecanismos de formao- A forma e a localizao dependem do tipo de
extrao de calor sofrido pelo metal.
Como evitar/reduzir Pode ser evitado utilizando o massalote, que um
reservatrio colocado na ltima parte a solidificar da pea, tem como objetivo
evitar as contraes causadas na frente de solidificao, a fim de garantir a
sanidade da pea.
Microporosidade- um defeito que se caracteriza por suas pequenas
dimenses e por estar distribuda ao longo da pea.
Causa- Formam-se quando as dendritas presentes na interface S-L so de
grandes tamanhos.
Mecanismo de formao- H dificuldade de o lquido penetrar nas dendritas
formadas, devido a perda de carga. Com isso no so compensadas as
contraes locais, aparecendo porosidade entre os braos da dendrita.
Como evitar/reduzir-Aumentar a extrao de calor na pea atravs do uso de
resfriadores na parede do molde, ou usar moldes metlicos.
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(3)Indique os microconstituintes da estrutura resultante da solidificao
de um ferro fundido com 3,3 % em silcio e 3,6 % em carbono?
%C total=%C+(%Si+%P)/3=4,7% Ceq.
Os microconstituintes so cementita+perlita (ledeburita), + cementita pr
euttica.
(4) Quais os objetivos da inoculao do ferro fundido cinzento e nodular?
Evitar a formao de ferro fundido branco e mesclado, aumentando a aptido
de formar grafita do tipo A. Homogeneizar a estrutura mesmo que as condies
de resfriamento sejam variveis em funo da espessura.
(5)Explique como feito o processo de nodulizao na panela?
O nodulizante colocado no fundo da panela, em um compartimento antes do
vazamento. Em cima do nodulizante colocada uma cobertura, de modo a
garantir que o nodulizante no ser totalmente consumido antes do fim do
vazamento e garantir que o operador tenha tempo de se distanciar, pois esta
reao violenta. O tempo de ao do nodulizante de aprox. 10 minutos.
(6)Qual o principal objetivo do tratamento trmico de recozimento
aplicado aos ferros fundidos cinzentos?
Melhorar a usinabilidade.
(7)Dois funcionrios de uma fundio esto travando uma acirrada
discusso a respeito de porosidade em carcaas fundidas em ligas de
alumnio. Um afirma tratar-se de rechupe e outro de macroporosidade.
Como voc ajudaria a resolver este impasse?
Eu analisaria a parede do defeito, pois se for aprisionamento de gases, a
parede do defeito estaria lisa. Se fosse defeito de rechupe a parede estaria
rugosa, devido as dendritas.
(8) Quais as condies bsicas que um massalote deve atender para seu
bom funcionamento?
-O tempo de solidificao do massalote deve ser maior que o da pea.
- necessrio que massalote contenha metal lquido suficiente para suprir a
contrao da pea durante a solidificao.
(9) Quais as principais funes (pelo menos 5) do sistema de enchimento
de uma pea fundida?
-Promover o enchimento rpido do molde.
-Minimizar a turbulncia do fluxo do metal
-Evitar a eroso dos moldes e machos.
-Promover gradientes de temperaturas favorveis.
-Permitir a remoo de escoria, impurezas.
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(10) Por que a ferrita do ferro fundido malevel apresenta valores
superiores de limite de resistncia do que a ferrita dos aos comuns?
Devido ao maior teor de silcio e fsforo no ferro fundido branco que origina o
ferro fundido malevel (formao de soluo slida).
(11) Quais os fatores que influenciam na estrutura dos ferros fundidos,
Explique
1)Composio qumica: Os principais elementos atuam desta forma:
*Carbono: Determina a quantidade de grafita que pode ser formada *Silcio:
Elemento grafitizante, favorece a decomposio da Fe3C *Mangans:
Estabiliza a cementita(estabiliza a perlita) e age como dessulfurante
*Magnsio: Nodulizante da grafita 2)Velocidade de resfriamento: *Velocidade
elevada e sees finas: tendncia a FF branco (seo coquilhada). *Velocidade
lenta e sees espessas: grafitizao -> perlita+grafita *Velocidade muito lenta
e Si alto: perlita, grafita e ferrita.
(12) D a classificao geral dos ferros fundidos e o tipo apresentado de
grafita para cada caso, se possvel
Ferro fundido cinzento: Grafita lamelar e Fe3C *Ferro fundido branco: Fe3C
*Ferro fundido malevel: Grafita na forma de ndulos. *Ferro fundido
nodular: Carbono livre na forma de grafita esferoidal (em ndulos). *Ferro
fundido mesclado: Propores variveis de ferro fundido branco e ferro
fundido cinzento. * Ferro fundido vermicular: apresenta a grafita na forma
compactada e interligada dentro das clulas euteticas e de dimenses mais
grosseiras do que os veios de grafita do ferro fundido cinzento.
CLASSIFICAO E CARACTERSTICAS DOS FERROS FUNDIDOS
1)Ferro fundido branco: aquele cuja fratura mostra uma colorao clara,
caracterizado por apresentar ainda como elementos de liga fundamentais o
carbono e o silcio, mas cuja estrutura, devido as condies de fabricao e
menor teor de silcio,apresentam o carbono quase inteiramente na forma
combinada (Fe3C).
Caractersticas do material: Elevada dureza e resistncia ao desgaste.
Baixissima usinabilidade
2)Ferro fundido Nodular :Caracterizado por apresentar, devido a um
tratamento realizado ainda no estado lquido, o carbono livre na forma de
grafita esferoidal, o que confere ao material caractersticas de boa
ductibilidade.
Caractersticas do material: Alta ductilidade; Razovel resistncia ao choque;
Boa resistncia a fadiga; Usinabilidade muito boa, comparvel do ferro
fundido cinzento
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3)Ferro fundido cinzento: aquele cuja fratura mostra uma colorao escura,
caracterizado por apresentar como elementos de liga fundamentais o carbono
e o silcio e estrutura em que uma parcela relativamente grande do carbono
est livre e outra parcela no estado combinado (Fe3C).
Caractersticas do material: fcil fuso e moldagem,boa resistncia
mecnica,excelente usinabilidade boa resistncia ao desgaste boa capacidade
de amortecimento.
4)Ferro fundido malevel: Caracterizado por ser obtido partir do ferro branco,
mediante um tratamento trmico especial (maleabilizao), resultando numa
transformao de praticamente todo o ferro combinado em grafita na forma de
ndulos.
Caractersticas do material: Boa usinabilidade, resistencia a corroso e
desgaste.Aplicao:Correntes, caixa de direo.
5)Ferro fundido Mesclado aquele cuja fratura mostra uma colorao mista
entre branca e cinzenta, caracterizado igualmente por uma mescla de
propores variveis de ferro fundido branco e ferro fundido cinzento.
6)Ferro fundido Vermicular: Apresenta a grafita na forma compactada e
interligada dentro das clulas eutticas e de dimenses mais grosseiras do que
os veios de grafita do ferro fundido cinzento: a microestrutura nesse caso pode
ser considerada de caractersticas intermediarias entre a do ferro fundido
cinzento e do ferro fundido nodular. Essa forma de distribuio da grafita
obtida atravs de controle preciso do processo de inoculao.
DEFEITOS DE PEA
Defeitos de ordem metalrgica:
- Defeitos de fluidez
- Defeitos devido a gases: bolhas e porosidade
- Defeitos de estrutura: coquilhamento nos ferros fundidos
- Heterogeneidade de composio
QUESTO DE PROVA:
Identificar os defeitos de fundio das peas e indique pelo monos uma
provvel causa desse defeito.
DEFEITO
1) Falta de metal no vazamento da pea,baixa fluidez, baixo superaquecimento
Gerando o preenchimento imcompleto da pea.
2) Deslocamento do molde Gerando a solidificao errada da pea.