FUNDIÇÃOFUNDIÇÃO

FUNDIÇÃO

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Fundição

1 - Introdução

Os processos de transformação dos metais e ligas metálicas em peças para utilização em conjuntos mecânicos são inúmeros e variados: você pode fundir, conformar mecanicamente, saldar, utilizar a metalurgia do pó e usinar o metal e, assim, obter a peça desejada. Evidentemente, vários fatores devem ser considerados quando se escolhe o processo de fabricação. Como exemplo, podemos lembrar: o formato da peça, as exigências de uso, o material a ser empregado, a quantidade de peças que devem ser produzidas, o tipo de acabamento desejado, e assim por diante.

Dentre essas várias maneiras de trabalhar o material metálico, a fundição se destaca, não só por ser um dos processos mais antigos, mas também porque é um dos mais versáteis, principalmente quando se considera os diferentes formatos e tamanhos das peças que se pode produzir por esse processo.

Mas, afinal, o que é fundição? É o processo de fabricação de peças metálicas que consiste essencialmente em encher com metal líquido a cavidade de um molde com formato e medidas correspondentes aos da peça a ser fabricada. A fundição é um processo de fabricação inicial, porque permite a obtenção de peças com formas praticamente definitivas, com mínimas limitações de tamanho, formato e complexidade, e também é o processo pelo qual se fabricam os lingotes. É a partir do lingote que se realizam os processos de conformação mecânica para a obtenção de chapas, placas, perfis etc.

A palavra fundição é usada para o processo enquanto o produto denomina-se fundido. O processo de fundição é a manufatura de objetos metálicos (fundidos) fundindo o metal, vertendo este no molde (caixa de areia), e permitindo o metal fundido se solidificar como um fundido cuja forma é uma reprodução da cavidade do molde (caixa de areia). Este processo é realizado em fundições, que podem ser de materiais ferrosos ou não-ferrosos.

Sempre que se fala em fundição, as pessoas logo pensam em ferro. Mas esse processo não se restringe só ao ferro, não. Ele pode ser empregado com os mais

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variados tipos de ligas metálicas, desde que elas apresentem as propriedades adequadas a esse processo, como por exemplo, temperatura de fusão i e fluidezii.

A indústria de fundição é muito difundida e encontra-se entre as seis maiores nos Estados Unidos porque possibilita a produção peças complicadas. Exemplos: acessórios de tubulações, peças de um forno, bloco do motor de automóveis e aviões, pistões, anéis dos pistões, bases de máquina ferramenta, rodas, e eixos de manivela.

No começo da idade do metal, o conhecimento humano não estava avançado o suficiente para conseguir altas temperaturas para produzir metal fundido. Então, a fundição não era conhecida e os metais eram usados como eram encontrados na natureza ou aquecidos suavemente e trabalhado em formas. Os produtos daquela era são exemplificados pelo pendente de cobre encontrado na caverna de Shanidar (nordeste do Iraque) que data de 9500 a.C. e que foi moldado martelando um pedaço de metal no seu estado natural e dando acabamento com abrasivos. Depois, técnicas de fundição de cobre foram desenvolvidas, e foram produzidos moldes de cobre na Mesopotamia já em 3000 anos antes de cristo.

A fundição começou a ser usada pelo homem mais ou menos uns 3000 A.C. " Fundiu-se primeiro o cobre, depois o bronze, e, mais recentemente, o ferro, por causa da dificuldade em alcançar as temperaturas necessárias para a realização do processo. A arte cerâmica contribuiu bastante para isso, pois gerou as técnicas básicas para a execução dos moldes e para o uso controlado do calor já que, forneceu os materiais refratários para a construção de fornos e cadinhos.

A arte da fundição era então refinada pelos egípcios antigos que inovaram o processo de modelação em " cera perdida ". Durante a Idade do Bronze, a prática de fundição floresceu na China onde foram produzidos peças fundidas de alta qualidade com formas complicadas. O chinês desenvolveu certas ligas de bronze e dominou o processo de cera perdida durante a Dinastia de Shang. Mais tarde, aquela arte se difundiu para o Japão com a introdução do Budismo no sexto século. Também havia algumas realizações significantes no Oeste, onde o Colosso de Rhodes - uma estátua do Deus grego Apollo que pesava 360 tons- foi considerada um das Sete Maravilhas do Mundo. Aquela estátua de bronze foi fundida em seções, que depois foram agrupadas, e tinha 31 metros de altura.

i Temperatura de fusão é a temperatura em que o metal passa para o estado líquidoii Fluidez é a capacidade de uma substância de escoar com maior ou menor facilidade. Por exemplo, a água tem mais fluidez que o óleo porque escorre com mais facilidade.

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Embora o ferro fosse conhecido no Egito já em 4000 A.C., o uso do ferro fundido era impossível devido à alta temperatura de fundição, e a falta de vasilhas de cerâmica (cadinho) capazes de conter o ferro fundido. A idade do ferro fundido chegou finalmente em 1340, quando o forno de fluxo foi construído em Marche-Les- Dames na Bélgica. Era capaz de produzir um volume contínuo de ferro fundido. A prática de fundição de materiais ferrosos desenvolveu mais adiante com a invenção do forno de cúpula por John Wilkenson na Inglaterra. Isto foi seguido pela produção de ferro maleável em 1826 por Seth Boyden e o desenvolvimento da metalografia por Henry Sorby da Inglaterra.

Sem dúvida, as descobertas da Revolução Industrial, como os fornos Cubilô, os fornos elétricos, e a mecanização do processo, muito contribuíram para o desenvolvimento da fundição do ferro e, consequentemente, do aço. A maioria dos equipamentos de fundição foi concebida basicamente nesse período, quando surgiram também os vários métodos de fundição centrífuga. Ao século XX coube a tarefa de aperfeiçoar tudo isso.

A relação entre as propriedades e a microestrutura das ligas foram entendidas. O controle completo do processo de fundição ficou possível baseado no conhecimento e controle da microestrutura. No entanto, os processos de conformação tiveram um desenvolvimento mais rápido do que a fundição porque as ligas forjadas tinham um desempenho melhor e um campo mais largo de aplicações. O ferro nodular, que possui a fundibilidade do ferro fundido e a resistência ao impacto do aço, foi introduzido em 1948, e favoreceu a difusão do ferro para competir mais favoravelmente com ligas forjadas.

2 - Fenomenos que ocorrem durante a solidificação

Esses fenômenos são : cristalização, contração de volume, concentração de impurezas e desprendimento de gases.

2.1 Cristalização

Essa particularidade dos metais, durante sua solidificação, já foi estudada, sob o ponto de vista geral. Consiste, como se viu, no aparecimento das primeiras células cristalinas unitárias, que servem como "núcleos" para o posterior desenvolvimento ou "crescimento" dos cristais, dando, finalmente, origem aos grãos definitivos e à "estrutura granular" típica dos metais.

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Esse crescimento dos cristais não se dá, na realidade, de maneira uniforme, ou seja, a velocidade de crescimento não é a mesma em todas as direções, variando de acordo com os diferentes eixos cristalográficos; além disso, no interior dos moldes, o crescimento é limitado pelas paredes destes.

Como resultado, os núcleos metálicos e os grãos cristalinos originados adquirem

os aspectos representados na Figura 1.

A Figura 1(a) mostra o desenvolvimento e a expansão de cada núcleo de cristalização, originando uru tipo de cristal que poderia ser assimilado a uma árvore com seus ramos; a esse tipo de cristal dá-se o nome de dendrita.

As dendritas formam-se em quantidades cada vez maiores até se encontrarem; o seu crescimento é, então, impedido pelo encontro das dendritas vizinhas, originando-se os grãos e os contornos de grãos, que delimitam cada grão cristalino, formando a massa sólida.

A Figura 1(b) mostra o caso particular da solidificação de um metal no interior de um molde metálico, de forma prismática, chamado lingote, o qual vai originar uma peça fundida chamada lingote.

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Nesse caso, a solidificação tem inicio nas paredes comas quais o metal líquido entra imediatamente em contato; os cristais formados e em crescimento sofrem a interferência das paredes do molde e dos cristais vizinhos, de modo que eles tendem a crescer mais rapidamente na direção perpendicular às paredes do molde. Origina-se, então, uma estrutura colunar típica, até uma determinada profundidade, como a Figura 1(b) mostra, e que pode, nos cantos, produzir efeitos indesejáveis - Figura 1(c) - devido a grupos colunares de cristais, crescendo de paredes contíguas, se encontrarem segundo planos diagonais.

Os efeitos indesejáveis resultam do fato de essas diagonais constituírem planos de maior fragilidade de modo que, durante a operação de conformação mecânica a que essas peças são submetidas posteriormente - como laminação - podem surgir fissuras que inutilizam o material. Esse inconveniente é evitado arredondando-se os cantos

2.2 Contração de volume

Os metais, ao solidificarem, sofrem uma contração. Na realidade, do estado líquido ao sólido, três contrações são verificadas :

- contração líquida - correspondente ao abaixamento da temperatura até o início da solidificação;

- contração de solidificação - correspondente à variação de volume que ocorre durante a mudança do estado líquido para o sólido;

- contração sólida - correspondente à variação de volume que ocorre já no estado sólido, desde a temperatura de fim de solidificação até a temperatura ambiente.

A contração é expressa em porcentagem de volume. No caso da contração sólida, entretanto, a. mesma é expressa linearmente, pois desse modo é mais fácil projetar-se os modelos.

A contração sólida varia de acordo com a liga considerada. No caso dos aços fundidos, por exemplo, a contração linear, devida à variação de volume no estado sólido, varia de 2,18 a 2,47%, o valor menor correspondendo ao aço de mais alto carbono (0,90%)

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No caso dos ferros fundidos - uma das mais importantes ligas para fundição de peças - a contração sólida linear varia de 1 a 1,5%, o valor de 1% correspondendo ao ferro fundido cinzento comum e o valor 1,5% (mais precisamente de 1,3 a 1,5%) ao ferro nodular.

Para os outros metais e ligas - a contração linear é muito variada, podendo atingir valores de 8 a 9% para níquel e ligas cobre-níquel.

A contração dá origem a uma heterogeneidade conhecida por vazio ou rechupe, ilustrada na Figura 2 Inicialmente, tem-se (a) o metal inteiramente no estado líquido; (b) a solidificação tem início na periferia, onde a temperatura é mais baixa e caminha em direção ao centro; (c) fim da solidificação e (d) contração sólida.

A diferença entre os volumes no estado líquido e no estado sólido final dá como conseqüência o vazio ou rechupe, indicados nas panes (c) e (d) da figura. A pane (d) dá a entender também que a contração sólida ocasiona uma diminuição geral das dimensões da peça solidificada.

Os vazios citados podem eventualmente ficar localizados na parte interna das peças, próximos da superfície; porém, invisíveis externamente. Além dessa conseqüência - vazio ou rechupe - a contração verificada na solidificação pode ocasionar :

- aparecimento de trincas a quente (Figura 3)

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- aparecimento de tensões residuais.

As tensões residuais podem ser controladas por um adequado projeto da peça, como se verá, e podem ser eliminadas pelo tratamento térmico de "alívio de tensões". Os vazios ou rechupes que constituem a conseqüência direta da contração podem também ser controlados ou eliminados, mediante recursos adequados, seja no caso de lingoteiras, seja no caso de moldes para peças fundidas (Figura 4). No caso da fundição de um lingote, o artifício adotado para controlar o vazio é colocar sobre o topo da lingoteira - que é feita de material metálico - uma peça postiça de material refratário, denominada "cabeça quente"ou "massalote"; essa peça, por ser de material refratário, retém o calor por um tempo mais longo e corresponderá à seção que solidifica por último; nela, portanto, vai se concentrar o vazio. Resulta assim um lingote são, pela eliminação de sua cabeça superior.

No caso de peças fundidas, utiliza-se um "alimentador". No exemplo apresentado na Figura 4, o molde foi projetado de tal maneira que a entrada do metal líquido, através de canais, é feita na seção mais grossa que alimenta as menos espessas; ao mesmo tempo, o "alimentador" ficará convenientemente suprido de excesso de metal líquido, nele se concentrando o vazio.

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2.3 Concentração de impurezas

Algumas ligas metálicas contêm impurezas normais, que se comportam de modo diferente, conforme a liga esteja no estado líquido ou sólido. O caso mais geral é o das ligas ferro-carbono que contêm, como impurezas normais, o fósforo, o enxofre, o manganês, o silício e o próprio carbono. Quando essas ligas estão no estado liquido, as impurezas estão totalmente dissolvidas no líquido, formando um todo homogêneo. Ao solidificar, entretanto, algumas das impurezas são menos solúveis no estado sólido:

P e S, por exemplo, nas ligas mencionadas. Assim sendo, à mediria que a liga solidifica, esses elementos vão acompanhando o metal liquido remanescente, indo acumular-se, pois, na última parte sólida fornada.

Nessas regiões, a concentração de impurezas constitui o que se chama segregação(3).

A Figura 5 representa esquematicamente como a segregação pode se dispor em peças laminadas e forjadas. O inconveniente dessa segregação é que o material acaba apresentando composição química não uniforme, conforme a seção

considerada, e conseqüentes propriedades mecânicas diferentes.

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Como as zonas segregadas se localizam no interior das peças, onde as tensões são mais baixas, as suas conseqüências não são muito perniciosas, devendo-se de qualquer modo, evitar uma grande concentração de impurezas, quer pelo controle mais rigoroso da composição química das ligas, quer pelo controle da própria velocidade de resfriamento.

2.4 Desprendimento de gases

Esse fenômeno ocorre, como no caso anterior, principalmente nas ligas ferro-carbono. O oxigênio dissolvido no ferro, por exemplo, tende a combinar-se com o carbono dessas ligas, formando os gases CO e CO2 que escapam facilmente à atmosfera, enquanto a liga estiver no estado liquido. À medida, entretanto, que a viscosidade da massa liquida diminui, devido à queda de temperatura, fica mais difícil a fuga desses gases, os quais acabam ficando retidos nas proximidades da superfície das peças ou lingotes, na forma de bolhas.

Em aços de baixo carbono, na forma de lingotes a serem forjados ou laminados, as bolhas não são prejudiciais, pois elas, às temperaturas de conformação mecânica, principalmente para a fabricação de chapas, têm suas paredes soldadas. A rigor, essas bolhas podem ser até mesmo desejáveis.

As bolhas devem ser evitadas, contudo, em aços de alto carbono; isso pode ser feito adicionando-se ao metal líquido substâncias chamadas "desoxidantes", tais como alguns tipos de ferro-ligas (ferro-silício e ferro-manganês) ou alumínio.

De fato, o oxigênio reage de preferência com os elementos Si, Mn e Al, formando óxidos sólidos - SiO2, MnO e AI2O3 - impedindo, assim, que o oxigênio reaja com o carbono formando os gases CO e CO2, responsáveis pela produção das bolhas.

Outros gases que podem se libertar na solidificação dos aços são o hidrogênio e o nitrogênio, que comumente também se encontram dissolvidos no metal líquido.

3- Fundição em areia

A fundição é um dos processos de fabricação mais antigos que o homem criou. É uma maneira fácil e barata de se obterem peças praticamente com seu formato final, vazando-se o metal em estado líquido dentro de um molde previamente preparado.

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A fundição em areia é a mais usada, não só na produção de peças de aço e ferro fundido, porque os moldes de areia são os que suportam melhor as altas temperaturas de fusão desses dois metais, mas também para a produção de peças de ligas de alumínio, latão, bronze e magnésio.

O molde: uma peça fundamental

Qualidade, hoje em dia, é muito mais que uma palavra. É uma atitude indispensável em relação aos processos de produção, se quisermos vencer a competição com os concorrentes; o que não é nada fácil.

A qualidade da peça fundida está diretamente ligada à qualidade do molde. Peças fundidas de qualidade não podem ser produzidas sem moldes. Por isso, os autores usam tanto o material quanto o método pelo qual o molde é fabricado como critério para classificar os processos de fundição. Portanto, é possível classificar os processos de fundição em dois grupos:

3.1. Fundição em moldes de areia

O processo em areia, particularmente a moldagem em areia verde é o mais simples e mais usado nas empresas do ramo. A preparação do molde, neste caso, consiste em compactar mecânica ou manualmente uma mistura refratária

plástica chamada areia de fundição, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar.

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Esse processo segue as seguintes etapas:

1. A caixa de moldar é colocada sobre uma placa de madeira ou no chão. O modelo, coberto com talco ou grafite para evitar aderência da areia, é então

colocado no fundo da caixa. A areia é compactada sobre o modelo manualmente ou com o auxílio de marteletes pneumáticos.

2. Essa caixa, chamada de caixa-fundo, é virada de modo que o modelo fique

para cima.

3. Outra caixa de moldar, chamada de caixa-tampa, é então posta sobre a primeira caixa. Em seu interior são colocados o massalote e o canal de descida.

Enche-se a caixa com areia que é socada até que a caixa fique completamente cheia.

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4. O canal de descida e o massalote são retirados e as caixas são separadas.

5. Abre-se o copo de vazamento na caixa-tampa.

6. Abre-se o canal de distribuição e canal de entrada na caixa-fundo e retira-se o modelo.

7. Coloca-se a caixa de cima sobre a caixa de baixo. Para prender uma na outra, usam-se presilhas ou grampos.

Depois disso, o metal é vazado e após a solidificação e o resfriamento, a peça é desmoldada, com o canal e o massalote retirados. Obtém-se, assim, a peça fundida, que depois é limpa e rebarbada.

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A seqüência da preparação do molde que descrevemos é manual. Nos casos de produção de grandes quantidades, usa-se o processo mecanizado com a ajuda de máquinas de moldar conhecidas como automáticas ou semi-automáticas que permitem a produção maciça de moldes em reduzido intervalo de tempo.

Para que um produto fundido tenha a qualidade que se espera dele, os moldes devem apresentar as seguintes características essenciais:

a) resistência suficiente para suportar a pressão do metal líquido.

b) resistência à ação erosiva do metal que escoa rapidamente durante o vazamento.

c) mínima geração de gás durante o processo de vazamento e solidificação, a fim de impedir a contaminação do metal e o rompimento do molde.

d) permeabilidade suficiente para que os gases gerados possam sair durante o vazamento do metal.

e) refratariedade que permita suportar as altas temperaturas de fusão dos metais e que facilite a desmoldagem da peça

f) possibilidade de contração da peça, que acontece durante a solidificação.

A fundição em moldes de areia verde não tem nada a ver com a cor verde. O processo tem esse nome somente porque a mistura com a qual o molde é feito mantém sua umidade original, quer dizer, não passa por um processo de secagem. A matéria-prima para esse tipo de moldagem é composta basicamente por um agregado granular refratário chamado de areia-base que pode ser sílica, cromita ou zirconita, mais argila (como aglomerante) e água.

Tanto metais ferrosos quanto não-ferrosos podem ser fundidos nesse tipo de molde. Os moldes são preparados, o metal é vazado por gravidade, e as peças são desmoldadas durante rápidos ciclos de produção. Após a utilização, praticamente toda a areia (98%) pode ser reutilizada. Esse processo de moldagem é facilmente mecanizável, sendo realizado por meio de máquinas automáticas.

Vantagens e Desvantagens

Vantagens:

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A moldagem por areia verde é o mais barato dentre os outros métodas de produção de moldes.

Há menor distorção de formato do que nos métodos que usam areia seca, porque não há necessidade de aquecimento.

As caixas de moldagem estão prontas para a reutilização em um mínimo espaço de tempo.

Boa estabilidade dimensional.

Menor possibilidade de surgimento de trincas.

Desvantagens:

O controle da areia é mais crítico do que nos outros processos que também usam areia.

Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho.

O acabamento da superfície piora nas peças de maior peso.

A estabilidade dimensional é menor nas peças de maior tamanho.

4- Outros Processos de Fundição

4.1 - Fundição em Areia Seca

Como já mencionado, moldes de areia verde contêm até 7 por cento de água, dependendo do tipo e porcentagem do material de liga. Então, este tipo de molde só pode ser usado para moldes pequenos com paredes finas, uma vez que peças grandes com paredes espessas aquecem o molde e provocam a vaporização da água presente no molde. Isso iria provocar bolhas nas peças. Por esta razão, moldes para peças grandes devem ser secos. A operação para secar é feita em fornos a uma temperatura que varia de 150º para 350ºC, de 8 até 48 horas, dependendo do tipo e quantia de aglomerante usado.

4.2 - Fundição em Moldes de Cimento

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Uma mistura de areia contendo de 8 a 12 por cento de cimento e 4 a 6 por cento de água é usada. Ao fazer o molde, a mistura deve endurecer primeiro antes que o modelo seja retirado. O molde obtido fica curando por aproximadamente 3 a 5 dias. Peças grandes com formas complicadas, dimensões precisas, e superfícies lisas normalmente são produzidas neste modo. A única desvantagem é que o processo requer longo tempo para o processo de moldagem.

4.3 - Fundição CO2

A areia é misturada com um aglomerante que envolve uma solução de silicato de sódio atingindo 6 por cento. Depois que o molde for batido é soprado gás carbônico pela mistura de areia. Como resultado, o gel de sílica mantém a areia aglomerada e nenhum secante é necessário. Considerando que os moldes endurecem enquanto o modelo está montado, boa precisão dimensional

4.4 - Fundição em Moldes Especiais

Moldagem em Pasta

Moldes de gesso são apropriados para fundir prata, ouro, magnésio, cobre, e ligas de alumínio. O material para moldagem é uma mistura de areia fina, amianto e gesso como aglomerante. Água é adicionada a mistura até que uma pasta cremosa é obtida. O processo de secagem deverá ser bem lento para evitar trincas no molde.

Moldagem em Argila

O molde de argila é usado para peças muito grandes. A forma básica do molde desejado é construída com tijolos e argamassa (como se fosse uma casa de tijolo). Uma mistura de argila é então usada como material de moldagem para obter o acabamento final do molde. Gabaritos e chapelonas são empregados no processo de moldagem. A mistura de argila usada na moldagem consiste em 50 por cento de argila e o resto sendo principalmente de areia lavada. Os moldes de argila devem ser secos antes do metal ser vazado.

Moldagem em Cerâmicos

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O material para moldar é uma pasta composta de grãos refratários, aglomerante cerâmico, água, álcool, e um agente para ajustar o valor do pH. A pasta é vazada ao redor do modelo permanente (reutilizável) que é deixada endurecer antes do modelo ser retirado. Em seguida, deixa-se secar o molde durante algum tempo e depois é aquecido para ganhar resistência. De fato, normalmente os moldes cerâmicos são pré-aquecidos antes de se vazar o metal fundido. Por isso, eles são adequados para fundir ligas de alto ponto de fusão. O excelente acabamento superficial e as tolerâncias bem apertadas das peças obtidas são uma das vantagens deste processo. Este fato conduz a eliminação das operações de usinagem que normalmente são executadas em peças fundidas. Os moldes cerâmicos são certamente vantajosos para metais preciosos ou para os metais de difícil usinagem, assim como também para moldar peças muito complexas.

Moldagem em Grafita

A grafita é usado nos moldes feitos para receber ligas de alto ponto de fusão, como o titânio, que deve ser vazado em moldes inertes. O processo de fundição deve ser executado em no vácuo para eliminar qualquer possibilidade de contaminar o metal. Moldes de grafite ou podem ser feitos através de usinagem de um bloco de grafita para criar a cavidade desejada ou compactando um agregado de base de grafite ao redor do modelo e então sintetizando o molde obtido a uma temperatura de 1000º a 1120ºC em uma atmosfera redutora .Os moldes de grafita tem aplicações industriais difundidas na fundição centrífuga do bronze e do cobre.

4.5 - Fundição em Casca e "cura a frio"

O uso das resinas foi um grande aperfeiçoamento na utilização de areia para a produção de moldes de fundição. A areia não precisa mais ser compactada porque o aglomerante, que é como uma espécie de cola, tem a função de manter juntos os grãos de areia. E isso é feito (e dois modos: a quente ou a frio.

Um dos processos, que usa calor para provocar a reação química entre o aglomerante e os grãos da areia, é aquele chamado de "shell molding", que em português quer dizer moldagem de casca.

Ele é realizado da seguinte maneira:

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1. Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao desgaste, são fixados em placas, juntamente com os sistemas de canais e os alimentadores.

2.A placa é presa na máquina e aquecida por meio de bicos de gás até atingir a

temperatura de trabalho (entre 200 e 250°C).

3.A placa é então girada contra um reservatório contendo uma mistura de areia

/resina de modo que o modelo fique envolto por essa mistura.

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4. O calor funde a resina que envolve os grãos de areia e essa mistura, após algum tempo (±15 segundos), forma uma casca ("se") com a espessura

necessária (entre l0 e 15 mm) sobre o modelo.

5. A "cura" da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa quando a placa é colocada em uma estufa em temperaturas entre 350 e 450° 6. Após 2 ou 3 minutos, a casca é extraída do modelo por meio de pinos extratores.

6. Após 2 ou 3 minutos, a casca é extraida do modelo por meio de pinos extratores

Por causa da característica do processo, a casca corresponde a uma metade do molde. Para obter o molde inteiro, é necessário colar duas metades.

Esse processo de moldagem permite que os moldes e machos sejam estocados para uso posterior. Além disso, ele comece um bom acabamento para a superfície da peça, alta estabilidade dimensional para o molde, possibilidade de trabalhar com tolerâncias mais estreitas, facilidade de liberação de gases durante a solidificação. É totalmente mecanizado e automatizado e é adequado para peças pequenas e de formatos complexos. A fundição das peças é feita por gravidade.

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A maior desvantagem desse processo é o custo mais elevado em relação à moldagem em areia verde.

Mas existe outra maneira de se obter o endurecimento, ou cura, da resina sem a utilização de calor. É o processo de cura a frio no qual a resina empregada se encontra em estado líquido. Para que a reação química seja desencadeada, adiciona-se um catalisador à mistura de resina com areia limpa e seca.

Essa mistura é feita, por meio de equipamentos, na hora da moldagem e deve ser empregada imediatamente porque a reação química de cura começa a se desenvolver assim que a mistura está pronta. O processo é o seguinte:

1. Os modelos, que podem ser feitos de madeira, são fixados em caixas.

2. A mistura areia/resina/catalisador é feita e continuamente despejada e socada dentro da caixa, de modo a garantir sua compactação.

3. A reação de cura inicia-se imediatamente após a moldagem e se completa algumas horas depois.

4. O modelo é retirado girando-se a caixa 180°.

5. O molde é então pintado com tintas especiais para fundição. Estas têm duas funções: aumentar a resistência do molde às tensões geradas pela ação do metal líquido, e dar um melhor acabamento para a superfície da peça fundida.

6. O molde é aquecido com maçarico ou é levado para uma estufa para a secagem da tinta.

Com esse processo, os fundidores obtêm moldes mais rígidos para serem usados para a produção de peças grandes e de formatos complicados com bom acabamento de superfície. O vazamento do metal é feito por gravidade.

A cura a frio é um processo de moldagem mais caro quando comparado aos outros processos que usam areia. Além disso, os catalisadores são compostos de substâncias ácidas e corrosivas, que exigem muito cuidado na manipulação porque são muito tóxicas.

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.6 - Fundição de Precisão

Como você já sabe, produzir peças por fundição é basicamente fazer um modelo, fazer um molde a partir desse modelo, e vazar (despejar) metal líquido dentro do molde

O que diferencia um processo do outro é tanto o modo como o metal líquido é vazado (pode ser por gravidade ou pressão) quanto o tipo de moldagem utilizado (em moldes de areia ou em moldes metálicos).

Por outro lado, a escolha do processo é determinada principalmente pelo tipo de produto final que você quer obter. Assim, se você quiser produzir um produto fundido com determinado peso máximo de 5 kg, formato complexo, melhor acabamento de superfície e tolerâncias mais estreitas em suas medidas, ou seja, um produto com características aliadas à qualidade do produto usinado, será necessário usar o processo de fundição de precisão.

Por esse processo, pode-se fundir ligas de alumínio, de níquel, de magnésio, de cobre, de cobre-berílio, de bronze-silício, latão ao silício, ligas resistentes ao calor, além do aço e do aço inoxidável para a produção de peças estruturais para a indústria aeronáutica, para motores de avião, equipamentos aeroespaciais, de processamento de dados, turbinas a gás, máquinas operatrizes, equipamentos médicos, odontológicos, ópticos etc.

Em qual aspecto a fundição de precisão se diferencia dos outros processos de fundição? Exatamente na confecção dos modelos e dos moldes. Enquanto nos processos por fundição em areia que estudamos na aula anterior o modelo é reaproveitado e o molde é destruído após a produção da peça, na fundição de precisão tanto o modelo quanto o molde são destruídos após a produção da peça.

Em primeiro lugar, devemos saber que os modelos para a confecção dos moldes são produzidos em cera a partir de uma matriz metálica formada por uma cavidade com o formato e dimensões da peça desejada. A cera, que não se assemelha àquela que usamos no assoalho da nossa casa, é um material que derrete com o calor. E é no estado líquido que ela é injetada dentro da matriz para formar os modelos.

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O molde é produzido a partir de uma pasta ou lama refratária feita com sílica ou zirconita, na forma de areia muito fina, misturada com um aglomerante feito com água, silicato de sódio e / ou silicato de etila. Esta lama endurece em contato com o ar e é nela que o modelo de cera ou plástico é mergulhado. Quando a lama endurece em volta do modelo, forma-se um molde rígido. Após o endurecimento da pasta refratária, o molde é aquecido, o modelo derretido, e destruído. Essa casca endurecida é o molde propriamente dito e é nele que o metal líquido é vazado. Assim que a peça se solidifica, o molde é inutilizado. Por causa das características desse processo, ele também pode ser chamado de fundição por moldagem em cera perdida. Resumindo, a fundição por moldagem em cera perdida apresenta as seguintes etapas:

1. A cera fundida é injetada na matriz para a produção do modelo e dos canais de vazamento.

2. Os modelos de cera endurecida são montados no canal de alimentação ou

vazamento.

3. O conjunto é mergulhado na lama refratária.

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4. O material do molde endurece e os modelos são derretidos e escoam.

5. O molde aquecido é preenchido com metal líquido por gravidade, centrifugação ou a vácuo.

6. Depois que a peça se solidifica, o material do molde é quebrado para que as

peças sejam retiradas.

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7. As peças são rebarbadas e limpas.

Em muitos casos, as peças obtidas por esse processo chegam a dispensar a usinagem devido à qualidade do acabamento de superfície obtido. Mesmo quando a usinagem faz-se necessária, demanda acabamento mínimo e isso reduz os custos de produção.

Não se esqueça de que, apesar das desvantagens, o que comanda a escolha é, em última análise, o produto que se quer produzir. E, no caso da fundição de precisão, seu emprego é indicado para aplicações bem específicas que compensam os altos custos da produção.

4.7 - Molde Permanente ou Coquilha

Manuais ou mecanizados, de precisão, não importa qual o processo de fundição que tenhamos estudado até agora, todos tinham em comum duas coisas: o fato de que o material básico para a confecção dos moldes era, na maioria dos casos, areia e que após a produção da peça o molde era destruído.

Acontece que, ao lado de todas as vantagens que a areia apresenta na confecção de moldes, existem sempre os problemas comuns à sua utilização para a fundição: quebras ou deformações dos moldes, inclusões de grãos de areia na peça fundida, problemas com os materiais aglomerantes e com as misturas de areia, e assim por diante. .

Dependendo do trabalho que se quer realizar, da quantidade de peças a serem fundidas e, principalmente, do tipo de liga metálica que será fundida, o fabricante tem que fundir suas peças em outro tipo de molde: os moldes permanentes, que dispensam o uso da areia e das misturas para sua confecção.

Os processos de fundição por molde permanente usam moldes metálicos para a produção das peças fundidas. Por esses processos realiza-se a fundição por gravidade ou por pressão.

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Usar um molde permanente significa que não é necessário produzir um novo molde a cada peça que se vai fundir. A vida útil de um molde metálico permite a fundição de até 100 mil peças. Um número tão impressionante deveria possibilitar a extensão de seu uso a todos os processos de fundição. Só que não é bem assim.

A utilização dos moldes metálicos está restrita aos metais com temperatura de fusão mais baixas do que o ferro e o aço. Esses metais são representados pelas ligas com chumbo, zinco, alumínio, magnésio, certos bronzes e, excepcionalmente, o ferro fundido. O motivo dessa restrição é que as altas temperaturas necessárias à fusão do aço, por exemplo, danificariam os moldes de metal.

Os moldes permanentes são feitos de aço ou ferro fundido ligado, resistente ao calor e às repetidas mudanças de temperatura. Moldes feitos de bronze podem ser usados para fundir estanho, chumbo e zinco.

Os produtos típicos da fundição em moldes permanentes são: bases de máquinas, blocos de cilindros de compressores, cabeçotes, bielas, pistões e cabeçotes de cilindros de motores de automóveis, coletores de admissão.

Esses produtos, se comparados com peças fundidas em moldes de areia, apresentam maior uniformidade, melhor acabamento de superfície, tolerâncias dimensionais mais estreitas e melhores propriedades mecânicas.

Por outro lado, além de seu emprego estar limitado a peças de tamanho pequeno e produção em grandes quantidades, os moldes permanentes nem sempre se adaptam a todas as ligas metálicas e são mais usados para a fabricação de peças de formatos mais simples, porque uma peça de formas complicadas dificulta não só o projeto do molde, mas também a extração da peça após o processo de fundição.

Para fundir peças em moldes metálicos permanentes, pode-se vazar o metal por gravidade. Nesse caso, o molde consiste em duas ou mais partes unidas por

meio de grampos para receber o metal líquido. Isso pode ser feito manualmente.

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A montagem dos moldes também pode ser feita por meio de dispositivos mecânicos movidos por conjuntos hidráulicos, que comandam o ciclo de abertura e fechamento dos moldes.

Tanto os moldes quanto os machos são cobertos com uma pasta adesiva rala feita de material refratário cuja função, além de proteger os moldes, é impedir que as peças grudem neles, facilitando a desmoldagem.

A fundição com moldes metálicos também é feita sob pressão. Nesse caso, o molde chama-se matriz.

4.8 - Fundição sob Pressão

Os moldes metálicos também são usados no processo de fundição sob pressão.

Este consiste em forçar o metal líquido a penetrar na cavidade do molde, chamado de matriz.

A matriz, de aço-ferramenta tratado termicamente, é geralmente construída em duas partes hermeticamente fechadas 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.

Muitas matrizes são refrigeradas a água. Isso é importante para evitar superaquecimento da matriz,

a fim de aumentar sua vida útil e evitar defeitos nas peças.

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Para realizar sua função, as matrizes têm que ter resistência suficiente para agüentar o desgaste imposto pela fundição sob pressão, e são capazes de

suportar entre 50 mil e 1 milhão de injeções.

Máquinas de fundição sob pressão

A fundição sob pressão é automatizada e realizada em dois tipos de máquina:

máquina de câmara quente;

máquina de câmara fria.

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Em princípio, o processo de fundição sob pressão realizado na máquina de câmara quente utiliza um equipamento no qual existe um recipiente aquecido onde o metal líquido está depositado. No seu interior está um pistão hidráulico que, ao descer, força o metal líquido a entrar em um canal que 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 do metal, o pistão retorna à sua posição inicial, mais metal líquido entra na câmara, por meio

de um orifício, e o processo se reinicia.Uma representação esquemática desse equipamento é mostrada abaixo.

Essa máquina é dotada de duas mesas: uma fixa e outra móvel. Na mesa fixa ficam uma das metades da matriz e o sistema de injeção do metal. Na mesa móvel localizam-se a outra metade da matriz, o sistema de extração da peça e o sistema de abertura, fechamento e travamento da máquina.

Ela é usada quando o metal líquido se funde a uma temperatura que não corrói o material do

cilindro e do pistão de injeção, de modo que ambos possam ficar em contato

direto com o banho de metal.

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Se a liga se funde a uma temperatura mais alta, o que prejudicaria o sistema de bombeamento (cilindro e pistão), usa-se a máquina de fundição sob pressão de câmara fria, empregada principalmente para fundir ligas de alumínio, magnésio e cobre.

O princípio de funcionamento desse equipamento é o mesmo. A diferença é que o forno que contém o metal líquido é uma unidade independente, de modo que o

sistema de injeção não fica dentro do banho de metal. Veja representação esquemática abaixo.

A máquina de fundição sob pressão em câmara fria pode ser:

horizontal, na qual o pistão funciona no sentido horizontal;

vertical, na qual o sistema de injeção funciona no sentido vertical.

Vantagens e desvantagens

Como todo o processo de fabricação, a fundição sob pressão tem uma série de vantagens e desvantagens. As vantagens são:

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

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;

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alta durabilidade das matrizes.

As desvantagens são:

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.

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 usa 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.

4.9 - Fundição Centrífuga

Fundição centrífuga se refere a um grupo de processos nos quais as forças usadas para distribuir o metal fundido na cavidade do molde (ou cavidades) são causados pela aceleração centrífuga. Os processos de fundição centrífuga podem ser classificados como (verdadeira) fundição centrífuga, fundição semicentrífuga, e centrifugando. Cada um destes processos são discutido abaixo.

4.9.1 - Fundição centrífuga verdadeira.

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Fundição centrífuga verdadeira envolve rotação de um molde cilíndrico ao redor de seu próprio eixo com uma RPM suficiente para criar uma força centrífuga efetiva e o metal fundido então ser vazado para a cavidade do molde. O metal fundido é empurrado para as paredes do molde pela aceleração centrífuga (normalmente 70 a 80 vezes o da gravidade), solidifica-se na forma de um cilindro oco. A forma exterior do fundido é determinada pelo contorno do molde, enquanto o diâmetro da superfície cilíndrica interna é controlado pela quantidade de metal fundido vazada na cavidade de molde. As máquinas usadas para girar o molde podem ter eixos horizontais ou verticais de rotação. Curtos cilindros são normalmente fundidos que em máquinas de eixo vertical, enquanto que tubos mais longos, como os que transportam água e esgoto, são fundidos usando máquinas de eixo horizontal. As características básicas de uma máquina de fundição centrifuga com eixo horizontal é mostrado na figura 2-16.

Peças obtidas por fundição centrifuga são caracterizadas por alta densidade, estrutura granulada refinada e propriedades mecânicas superiores. Isto é acompanhado por uma baixa porcentagem de refugos e alta taxa de produção. Uma vantagem adicional do processo de fundição centrifuga é a alta eficiência da utilização do metal devido a eliminação de alimentadores, canais e sobremetal de usinagem.

4.9.2 - Fundição Semicentrífuga.

A fundição semicentrífuga é bastante semelhante ao que foi visto no processo anterior, a diferença é que a cavidade do molde é completamente preenchida com o metal fundido. Mas uma vez que a aceleração centrífuga é dependente do raio, o núcleo central do fundido‚ sujeito a baixa pressão é a região onde o ar e as inclusões estão presentes. Por isso, o processo de fundição semicentrífuga é recomendado para produção de peças que serão usinados posteriormente para remoção do cubo central. Exemplos incluem rodas dentadas para tanques, tratores. As vezes um macho de areia é usado para formar a cavidade central do fundido para eliminar a necessidade de usinagem posterior.

4.9.3 - Centrifugando.

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No método centrifugando, vários moldes são dispostos na circunferência de um círculo e são conectadas a um canal central de descida ligados a canais radiais. O metal fundido é vazado e o molde é girado ao redor do eixo central do canal. Em outras palavras, cada peça é girada ao redor de um eixo deslocado do seu próprio eixo de simetria. Então, os moldes enchidos sob alta pressão, assim o processo é normalmente usado para produção de peças com formas complicadas onde a pressão elevada no molde durante a solidificação que permite a obtenção de peças com detalhes finos.

5 - Fornos de Fundição

Vários tipos de fornos são empregados para fundir diferentes metais ferrosos e não ferrosos em fundição. O tipo de forno de fundição a ser usado é determinado pelo tipo de metal a ser fundido, a taxa de produção do metal fundido e a pureza desejada. A seguir é feita uma descrição sucinta de cada um dos fornos de fundição comumente usados.

5.1 - O Forno Cubilô

Estrutura : O Cubilô é o forno mais usado para produzir ferro fundido cinzento. Um esboço esquemático deste tipo de forno é mostrado na figura 2-20. Como nós podemos ver naquela figura, o Cubilô é um forno cuja altura é de três a cinco vezes o seu diâmetro. É construído em um base de aço que é de (10 mm) de densidade e que está interiormente forrado com tijolos de argila refratária. A estrutura inteira é erguida em pernas ou colunas. Para o topo do forno, há uma abertura pela qual o combustível é colocado. O ar que é necessário para a combustão é soprado pelas ventaneiras localizadas a aproximadamente 900 mm acima da base do forno. Ligeiramente acima da base e na frente, há um furo vedado e uma calha que permite o ferro fundido ser coletado. Também há uma abertura de escória localizada na parte de trás e acima do nível do furo vedado (porque a escória flutua na superfície do ferro fundido). O fundo do Cubilô está fechado com portas removíveis para esvaziar o resíduo de coque ou metal e também habilitar a manutenção e o conserto do forno em linha.

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Operação : Uma base de areia de moldagem é batida primeiro no fundo até formar uma espessura de cerca de 150 mm ou mais. A base de coque é de aproximadamente 1 m de espessura e é colocado sobre a areia. O coque é acendido e o ar é inflado a uma taxa abaixo do normal. Depois a carga é colocada no Cubilô. Muitos fatores, como a composição da carga, afetam a estrutura final do ferro fundido cinzento obtida. Geralmente a carga é composta de 25% de ferro gusa (bruto), 50% de sucata de ferro fundido cinzento, 10% de sucata de aço, 12% de coque como combustível, e 3% de calcário. Estes componentes formam camadas alternadas de coque, calcário e metal. Às vezes, são somados briquetes de ferro-manganês e inoculantes são adicionados à carga para controlar e melhorar a estrutura do ferro fundido a ser produzido.

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O forno de chama direta (ou forno de reverbação) é usado para um tipo de fundição de bronze, latão, ou ferro nodular. São acendidos os queimadores do forno com carvão pulverizado. Como nós podemos ver na figura 2-21, o telhado reflete a chama sobre o metal que aquece o metal e consequentemente o fundido. Os produtos gasosos provindos da combustão deixam o forno pelo tubo da chaminé. A superfície interna do forno está forrada com tijolos refratários onde estão a carga e a válvula. Quando se funde ferro, a relação de combustível e ar é ajustada para produzir um ferro completamente branco sem grafite livre em camadas, uma vez que isso diminui as qualidades do ferro nodular.

5.3 - Fornos de Cadinho (ou panela)

Metais não ferrosos como bronze, latão, alumínio e ligas de zinco normalmente são fundidos em fornos de panela. Estes fornos são acendidos através de líquido, gás ou da pulverização de combustível sólido. A figura 2-22 mostra que os produtos de combustão não entram em contato direto com o metal fundido e habilitam assim a produção de fundidos de qualidade. Os fornos de cadinho podem ser estacionários ou basculantes. Quando empregando o tipo estacionário, os cadinhos são erguidos através de pinças e são elevados por sistema de roldanas (moitões). Por outro lado, panelas com bica longa são sempre usados em fornos basculantes.

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As panelas são feitas de material refratário ou ligas de aços (contendo 25 % de cromo). As panelas refratárias podem ser de argila grafitada (clay graphite), ou aglomerado cerâmico ou aglomerado silício-carbono. O primeiro tipo é mais barato, enquanto o segundo é mais popular na indústria. As panelas cerâmicas são usadas quando se funde alumínio, bronze, ou ferro fundido cinzento, considerando que metais são fundidos em panelas de ligas de aço. Não devem ser fundidas ligas diferentes no mesmo cadinho, evitando assim a contaminação do metal fundido.

5.4 - Fornos elétricos

Fornos elétricos são normalmente usados quando há uma necessidade de um controle fino dos elementos constituintes da liga e quando são requeridas alta pureza e qualidade no fundido. Estes fornos também são empregados quando se funde ligas de alto ponto de fusão. Em todos os tipos de fornos elétricos, a energia elétrica é convertida em calor. Não obstante, eles podem ser de arco elétrico, de resistência ou fornos de indução.

5.4.1 - Forno de arco elétrico.

O forno de arco elétrico é o tipo mais usado de forno elétrico. A figura 2-23 mostra um esboço de um forno de arco elétrico. O calor gerado pelo arco elétrico é transferido através de radiação direta ou por radiação refletida pelo forro interno do forno. O arco elétrico é gerado entre dois eletrodos de grafite. Para controlar a folga entre os dois eletrodos e adequar o controle da intensidade do calor, um eletrodo é estacionário e o outro é móvel. Os fornos de arco elétrico são usados principalmente para fundir aços e menos usados para fundir ferro fundido cinzento e alguns metais não-ferrosos.

5.4.2 - Forno de resistência.

O forno de resistência é empregado principalmente para fundir alumínio e suas ligas. A figura

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2-24 indica as características básicas de um típico forno de resistência. O metal sólido é colocado em cada uma das rampas inclinadas que está submetido ao calor das espirais de resistência elétrica localizados acima. Quando o metal funde, flui para dentro de um reservatório. O metal fundido pode ser despejado pela bica inclinando o forno inteiro.

5.4.3 - Forno de indução.

O forno de indução possui muitas vantagens que incluem temperaturas uniformemente distribuídas dentro do metal fundido, flexibilidade, e a possibilidade de controlar a atmosfera do forno. Além disso, o efeito-motor das forças eletromagnéticas ajuda a mexer o metal fundido e produzir uma composição mais homogênea. São usados fornos de indução para fundir aço e ligas de alumínio. A figura 2-25 mostra um esboço da construção usada em fornos de indução. Envolve um rolo de indução que é construído nas paredes do forno. Uma corrente revezada no rolo induz corrente em qualquer objeto metálico que obstrui o fluxo eletromagnético. Fornos de alta e baixa corrente são usados em indústria para induzir corrente alternada no metal sólido para fundi-lo.

6- Moldagem

Materiais do Molde. Areia lavada retirada das margens dos rios são usados como matéria-prima para moldes destinados a ligas de baixo-ponto de fusão. Eles têm as vantagens de baixo custo, especialmente peças leves. Porém, estes moldes contêm de 15 a 25 por cento de barro que, em troca, inclui algumas impurezas orgânicas que notadamente reduzem as temperaturas de fusão daquela mistura de areia natural, diminui a coesão, e requer um conteúdo de umidade alto (6 a 8 por cento). Então, o molde de areia sintética foi desenvolvido para ultrapassar esses problemas e consiste de sílica limpa na qual a estrutura do grão e distribuição do tamanho de grão é controlada, com até 18 por cento de argila e de bentonita e só aproximadamente 3 por cento de umidade. Como a quantidade de argila usada para unir o material é mínima, o molde de areia sintética tem um alto teor refratário, alta resistência verde (verde aqui significa aglomerado e não se refere a cor), uma melhor permeabilidade, e um baixo teor de umidade. Essa última vantagem resulta na presença de menos gases durante o processo de fundição. Este controle das propriedades da mistura da areia é uma condição importante para obter boas peças fundidas. Por esta razão um laboratório de areia, normalmente, é unido à fundição para determinar, com antecedência, as propriedades da areia de moldagem para fundição.

A seguir algumas propriedades importantes da mistura da areia-verde:

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1. Permeabilidade é a propriedade mais importante da moldagem da areia e pode ser definido como a habilidade da moldagem da areia para permitir a passagem dos gases. Esta propriedade não só depende da forma e tamanho das partículas da areia mas também na quantidade de argila presente no material como também o conteúdo de umidade. A permeabilidade dos moldes é normalmente baixa quando fundimos ferro fundido cinzento e alta quando fundimos aço.

2. Resistência "verde" de um molde de areia é principalmente devida a argila (ou bentonita) e ao conteúdo de umidade, onde ambos mantém as partículas de areia unidas. Os moldes devem ser firmes o bastante para não se desmoronar durante o manuseio e transferência e também devem ser capazes de resistir a pressão e erosão durante o vazamento do metal fundido.

3. Teor de umidade é expresso em porcentagem e é importante porque isto afeta outras propriedades como a permeabilidade e a resistência verde; Um conteúdo de umidade excessivo pode resultar no aprisionamento de bolhas no metal à solidificar.

4. Fluidez é a habilidade da areia para fluir facilmente e encher as cavidades e os detalhes do molde.

5. Refratariedade é a resistência da areia moldada à temperaturas elevadas; quer dizer, as partículas da areia não devem fundir-se, ou aglomerar-se quando elas entram em contato com o metal fundido durante o processo de fundição. Areia moldada com refratariedade pobre pode queimar quando o metal fundido é vazado no molde. Normalmente, moldes de areia devem resistir até 1650°C.

6.1 elementos do processo de fundição

Introdução

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O relacionamento entre o escritório de projeto e os vários setores de uma linha de fabricação é freqüentemente subestimado durante a fase de aprendizado do futuro projetista. Nenhum projeto tem qualquer valor comercial a não ser que o objeto projetado possa ser confeccionado nas linhas de fabricação., e, além do mais, dentro de um esquema de custo que torne o produto final competitivo com os outros produtos similares, nos centros de comercialização. Ferramentas padronizadas, métodos que fogem à rotina e mesmo operações julgadas impossíveis são freqüentemente especificadas à margem dos desenhos como elementos auxiliares. O projetista deve conhecer a capacidade e as limitações dos métodos de fabricação. Todos os seus desenhos devem utilizar a linguagem comum ao homem que trabalha na oficina.

Fundidos

Toda peça metálica fundida nasce na oficina de modelagem. Todos os desenhos que especificam a fundição devem primeiramente ser encaminhados ao modelador, que procederá à execução de um modelo do objeto a ser usinado, em plástico ou em madeira. Este, conhecido como modelo de fundição, é, em seguida, enviado à oficina para que a peça seja fundida. Estes tipos de peças são feitos de várias espécies de aço e ferro fundido e também de ligas não-ferrosas,

isto é, de alumínio, magnésio, zinco e cobre bronze e latão). Para entender perfeitamente o processo pelo qual passa uma peça fundida, desde a modelagem até a fundição, é necessário, conhecer os termos usados no processo.

Desenho do Modelo.

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A fonte em que o modelador consegue as informações necessárias à execução do modelo é o desenho da peça oriundo do escritório de projeto. Como esse desenho contém informações a serem utilizadas pelos vários setores, em toda a seqüência de fabricação, mas não necessárias ao modelador, este algumas vezes executa um novo desenho, o denominado desenho do modelo. Neste são omitidas todas as informações desnecessárias especificamente ao modelador e inclui itens como plano de separação, tolerância, contornos de sobremetal e desenhos dos . machos. Os desenhos do modelo são executados em escala 1:1, levando-se em conta a necessária contração. Neles as curvas e interseções devem ser cuidadosamente construídas, pois as dimensões da peça são levantadas diretamente dali. Fazem-se também cortes em diferentes posições, no desenho do modelo, com a finalidade de executar os moldes de metal que servirão para testar o modelo durante a sua execução. A Fig. 10.1 mostra os desenhos de uma peça simples e do modelo da mesma peça.

Régua de Contração do Modelador.

O metal de uma dada peça fundida, após solidificar-se, continua a se contrair até atingir a temperatura ambiente. O grau dessa contração varia de acordo com o tipo de metal mas de qualquer forma o modelador deve estar de posse de todos os elementos necessários para projetar o modelo, levando em conta esta particularidade do metal. Isto é facilmente executado quando se tem à mão uma régua de contração na qual as divisões são ligeiramente maiores do que as normais. A tolerância de contração que deve ser levada em consideração para os vários metais é dada a seguir em mm/m.

Ferro fundido l0

Aço fundido 20

Ligas de alumínio 12,5

Ligas de magnésio 0.55

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Isto significa que na construção de uma régua de um metro, no caso do ferro fundido, a mesma deve Ter 1010 mm.

Tolerâncias de Sobremetal.

Antes de terminar o desenho do modelo, o modelador deve indicar a quantidade de "sobremetal", cuja indicação é feita por meio de uma linha grossa. O termo "sobremetal" aqui empregado refere-se à quantidade de metal adicionada à peça, metal esse que será retirado durante o processamento de usinagem. A espessura de sobremetal varia de 3 mm a 18 mm, dependendo do tamanho do fundido e do metal que é empregado na confecção da peça. Esta tolerância de sobremetal é indicada na Fig. 10.2 por meio de linha tracejada, que mostra o contorno da peça pronta. Nos desenhos oriundos de escritório técnico, o acabamento das superfícies deve sempre ser indicado, utilizando-se para tal um dos métodos padronizados e apresentados.

Plano De Separação.

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Antes que o desenho do modelo entre na oficina de modelagem, a localização da linha ou do plano de separação deve ser determinada. Esta particularidade não se encontra indicada no desenho da peça, mas o projetista deve ter sempre em mente este detalhe, de modo a evitar um projeto de difícil, se não de quase impossível, execução pelo processo da fundição, o que, ao lado da dificuldade técnica, onera bastante o produto. A finalidade do plano de separação é permitir que o modelo possa ser removido do molde sem que haja qualquer anomalia nas paredes de areia. O plano de separação deve de preferência estar situado sobre o eixo de simetria que divide a peça. Na fundição do objeto, o plano de separação é posicionado de modo a coincidir com o plano entre as duas partes do molde ou caixa de fundição. No caso de objetos simples, tais como o mostrado na Fig. 10.3(a), algumas vezes é possível utilizar uma de suas faces como plano de separação; com isso tornando o processo de fundição mais fácil e mais barato.

Em geral um plano de separação é necessário, como na Fig. 10.3(b). Ocasionalmente é preciso mais do que um plano, mas deve-se evitar tal situação sempre que for possível. A linha que indica a posição do plano de separação é chamada de linha de separação. Esta linha é indicada no esboço feito pelo modelador.

Posicionadores De Machos.

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Tão logo a posição do plano de separação tenha sido determinada, devem ser indicados os ressaltos para posicionamento dos machos. Esses ressaltos são elementos salientes do modelo, cuja finalidade é provocar a formação de um rebaixo no molde de areia onde o macho vai ser fixado. Como o macho preencherá totalmente esses rebaixos, a função dos mesmos é única e exclusivamente atuar como elemento posicionador até que o metal derretido se solidifique. A Fig. 10.2 mostra esses ressaltos aficionados ao desenho do modelo. Esses elementos não são mostrados, no desenho da peça acabada.

Saída.

Para possibilitar a fácil remoção do modelo do molde, dota-se o primeiro de certa conicidade a partir do plano de separação. Esta conicidade é chamada de saída. A saída pode ser acrescentada ao modelo pelo aumento do plano de separação, tornando a peça mais robusta e mais pesada, ou então, mantendo a quantidade de metal constante no plano de separação e diminuindo-o na parte superior ou na inferior. O último método reduz a resistência e o peso da. peça. Quando o molde é de madeira, usa-se a saída de 10 mm/m, mas quando o molde é metálico, a de 5 mm/m é suficiente. A saída também pode ser especificada por meio de graus e, em gerar, estes situam-se entre 0,5 e 3°. A saída é normalmente mostrada no desenho do modelo, nunca sendo indicada nos da peça.

Desenho Dos Detalhes.

Na execução do desenho de peças para fundição, existem muitos detalhes de projeto com os quais o engenheiro deve estar familiarizado. A indústria vem padronizando detalhes como nervuras, cantos arredondados, ressaltos,

saliências, filetes e interseção de filetes, que devem ser levados em consideração pelo projetista para facilitar a produção e assegurar a boa qualidade da peça.

Cantos e concordâncias.

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Quando um metal se solidifica, os cristais tendem a se dispor de modo que suas linhas de maior resistência se situem perpendicularmente à superfície fria, como indica a Fig. 10A. No entanto, os ângulos muito vivos, tendem a formar planos de baixa resistência, como aparecimento de orifícios ou trincas durante o resfriamento. Por esta razão, os ângulos internos muito vivos são evitados por meio de madeira, cera ou couro, como é indicado na Fig. 10.5. Este processo é chamado de filetagem. Os cantos vivos na peça fundida devem também ser arredondados. A consideração cuidadosa desses detalhes permite remover com maior facilidade o modelo do molde, permite que o metal flua mais livremente e ajuda a evitar a formação de trincas e planos de baixa resistência. Em geral, cada empresa tem suas próprias regras referentes ao tamanho dos filetes. Algumas exigem que o filete tenha um raio igual à espessura da seção, como indica a Fig. 10.6; outras indicam o raio para os filetes em forma tabular. A seguir apresenta-se dados de projeto para abas mínimas e raios de filetes, para fundidos em ligas de alumínio usados por uma indústria de grande porte.

Material n.° 43 356 195 220 AM265

Espessura mín. da parede - t 5 5 5 10 5(mm)

Raio mín. do filete - r 5 6 6 12 6(mm)

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Muito embora seja essencial que todos os ângulos tenham sido arredondados e os respectivos filetes colocados, é também de suma importância evitar raios muito grandes para filetes com abas, cujas seções retas são finas. Filetes muito grandes podem causar tensões durante o processo de resfriamento em almas finas, fazendo com que o material se concentre de maneira acentuada nas interseções, levando o conjunto a um resfriamento desigual. Os desenhos executados pelo departamento de Engenharia deverão sempre mostrar todos os

filetes e trazerem uma nota tal como "Todos os filetes terão raio (x) e raios de concordância y) a não ser que se especifique de outra forma ".

Espessura das paredes nos fundidos.

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À medida que o metal fundido vai sendo vazado, o mesmo se escoa nas várias direções, indicadas pelo formato do molde e gradualmente, vai se resfriando. Caso as seções sejam muito finas, o metal pode solidificar sem que se consiga o total preenchimento do molde, ou então, devido à baixa temperatura em

determinados pontos, não haver um caldeamento adequado entre as duas partes. Isto precipita a formação de um ponto de baixa resistência chamado de "gota fria". A espessura mínima da parede varia com o tipo de material e com a prática seguida pela empresa. Por exemplo, uma dada companhia recomenda as seguintes espessuras mínimas em mm: ferro fundido, 5; latão e bronze, 3 e alumínio de 4 a 6. A interseção entre uma parede fina e outra mais robusta pode provocar o aparecimento de trincas, devido, ao resfriamento desigual dás duas partes. Por esta razão, é sempre interessante evitar uma variação muito abrupta na seção reta das paredes das peças. Quando tal variação não pode ser evitada, o componente mais fino deve ser dotado de conicidade para reduzir as tensões devidas à retração. Recomenda-se que a seção mais espessa não seja maior do que o dobro da espessura da seção mais fina, como indica a Fig. 10.7(a). Quando esta relação mínima de 2:1 não pode ser mantida, a seção mais fina será dotada de conicidade, como mostram as Figs. 10.7(b) e (c) de acordo com as dimensões dadas na Tab. 10l. A interseção das paredes das almas tende a provocar trincas devidas ao resfriamento cansadas pela alta concentração de material na interseção. Ver a Fig. 10.7(d). Isto pode ser evitado ou melhorado, alternando-se as espessuras das paredes onde quer que seja possível, como indica a Fig. 10.8.

Ressaltos.

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As saliências acrescentadas à peça fundida para possibilitar a confecção de furos ou proporcionar apoio à cabeça de um parafuso são chamadas de ressaltos. Quando estes ressaltos se tornam necessários, devem ser colocados filetes que proporcionem uma variação gradual na seção transversal, quando possível, como na Fig. 10.9(a). Quando for preciso colocar ressaltos nas paredes, estas deverão ser dotadas de uma certa conicidade, como indica a Fig. 10.9(b), para proporcionar a necessária espessura.

Calços ou coxins.

Os coxins, como são indicados na Fig. 10.10, fazem com que o custo da peça

seja reduzido, devido à economia causada pela eliminarão de grandes áreas que deverão ser usinadas.

Nervuras.

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Numa peça fundida, as nervuras desempenham duas funções: aumentam a resistência reforçando a peça e impedem a formação de trincas de resfriamento por agirem como dissipadores de calor, com isso proporcionando o resfriamento da seção.

Definição dos Termos Relativos ao Modelo a Fundição.

Os seguintes termos são usados na modelagem, na ferramentaria e na fundição:

Ressalto. Projeção num objeto cuja altura é, em geral, menor do que o seu diâmetro. Ele é colocado nesse loca com a finalidade de proporcionar um ponto de apoio ou ainda permitir que a usinagem faça um furo em condições mais vantajosas. Ver a Fig. 10.9.

Macho. Um modelo de areia para fazer um furo no interior do fundido. Ver a Fig.

10.11.

Caixa de macho. Uma caixa de madeira, cujo formato interno é de tal natureza que, quando está totalmente cheia de areia, forma-se o macho desejado. Ver a Fig. 10.11 .

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Apoio do macho. A parte saliente do modelo que deixa um rebaixo no molde de areia onde o macho deverá ser colocado, Ver a Fig. 10.12. Este rebaixo serve para sustentar o macho, no molde

Cubilô. O forno no qual o metal é fundido.

Conicidade ou saída. Certa conicidade atribuída ao modelo e que torna mais fácil a sua retirada do molde de areia.

Filete. Uma superfície côncava que cobre totalmente os ângulos agudos entre duas faces num modelo. Ver a Fig. 10.5.

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Sobremetal. Material extra deixado sobre a superfície para permitir seu acabamento na usinagem do fundido. Ver a Fig. 10. l 1 .

Caixa de fundição. Duas ou mais peças em formato de caixa, com a mesma seção reta e dentro das quais a areia é compactada para a formação do molde. Ver a Fig. 10,12. Ela é constituída de duas partes: a superior e a inferior. Ver as Figs. 10.12(a) e (b).

Canal de alimentação. Uma abertura no molde de areia, por onde o metal escoa. Ver a Fig. 10.13.

Plano de separação. O plano que divide o modelo em duas partes que podem ser retiradas da areia. Ver a Fig. 10.3.

Modelo. Um modelo ligeiramente maior do que a peça a ser fundida, em geral feito em madeira. Ver a Fig. 10.2.

Tolerância de contração. Aumento nas dimensões do modelo para compensar a contração do metal durante o processo de resfriamento.

Régua de contração. A régua usada pelo modelador. Possui uma escala que leva em conta o aumento dimensional, compensado na contração do metal durante o processo de solidificação.

Código De Cores.

Para facilitar a interpretação, o modelo completo é pintado de várias cores. A região que permanecerá sem acabamento, em preto; a que deverá ser acabada, em vermelho; as regiões correspondentes aos machos, em amarelo. Usam-se também outras cores, mas estas são as mais importantes.

Caixa De Machos.

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Como o modelo forma unicamente a superfície externa do fundido, é necessário encontrar algum método para a produção das superfícies internas, cujas formas são determinadas pelo formato do macho, moldado na caixa de machos. É parte integrante do serviço do modelador confeccionar a caixa de machos, que se resume numa caixa vazia cujo formato interior representa a forma das superfícies internas do objeto a ser fundido. Como os machos em geral são constituídos de duas partes coladas, a construção da caixa de machos levará em conta o plano de separação, contração, saída e acabamento, como foi feito no caso da construção do modelo de fundição. A Fig. 10.11(a) mostra uma caixa de machos.

Machos.

Depois do modelador ter completado a caixa de machos, a mesma é enviada à machearia para confecção dos machos. O objetivo do macho é ocupar um espaço no molde onde se deseja uma. abertura ou um vazio. O engenheiro deve projetar

os espaços interiores de modo que o macho possa ter removido depois do metal ter sido vazado e solidificado.

Caixa de Fundição.

A areia na qual se imprime o formato do fundido é colocada dentro de um recipiente em forma de caixa, conhecida como caixa de fundição. Ver a Fig. 10.12. A caixa de fundição é feita em duas partes, que podem ser separadas para remoção do modelo e a seguir apoiadas, uma de encontro à outra, para formar o molde. Ver Fig. 10.13.

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Fundição.

O projetista tem pouca ligação imediata com a fundição, pois o modelador atua como intermediário entre os dois. Os desenhos da oficina, em geral, não incluem nenhuma referência à operação de fundição. No entanto, é pouco provável que exista lugar onde o item referente ao custo seja de importância tão vital como na fundição. O sobremetal em excesso e o formato complexo difícil de se fundir, fazem com que o produto acabado seja demasiado caro. O projetista deve estar sempre alerta quanto a estes detalhes que oneram o custo.

Moldes Permanentes.

Quando é preciso fazer um grande número de fundidos, um molde metálico ou permanente provocará uma redução nos custos e melhorará a qualidade dos fundidos. O molde metálico deve ser espesso e suficientemente pesado para ter grande capacidade de absorção de calor e capacidade de resfriamento suficiente para que a temperatura do molde não atinja níveis muito altos.

Sistemas de Distribuição

Os moldes são preenchidos com metal fundido por meio de tubos cortados na areia do molde que são chamados canais. A figura 2-4 indica um sistema de distribuição típico que inclui uma bacia de descanso, canal de descida canal de distribuição e canal de ataque. O projeto do sistema de distribuição às vezes é crítico e deve, então, estar baseado nas teorias da mecânica dos fluidos como também na prática industrial. De fato, um sistema de distribuição deve ser projetado de forma que as seguinte regras sejam asseguradas:

1. Um fluxo contínuo, uniforme de um metal fundido na cavidade do molde, sem qualquer turbulência, deve ser provido.

2. Um reservatório de metal fundido que alimenta a peça fundida para compensar a contração durante a solidificação deve ser mantido (alimentador).

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3. O fluxo de metal fundido deve estar sempre em contato com as paredes do canal de descida.

Vamos ver agora os componentes do sistema de distribuição e discutir o projeto de cada um deles. A bacia de descanso é projetada para reduzir a turbulência. O metal fundido deve ser vazado na bacia pelo lado oposto ao do canal de descida. Este último deve ter um pescoço, como mostrado na figura 2-4 para eliminar a turbulência como o metal fundido entra no canal de descida. Logo, o canal de descida deve ser cônico (sua área transversal deveria diminuir a medida que desce) impedindo o fluxo de metal fundido de se separar das paredes. Isto se dá pelo fato que o fluxo ganha velocidade a medida que desce e, então,contrai (lembrar da equação de continuidade em mecânica dos fluidos: A1v1=A2V2). O

elemento importante e crítico do sistema de distribuição é o canal de ataque cujas dimensões afetam todos esses outros elementos

Na maioria das vezes, a área transversal do canal de ataque é reduzida na zona adjacente a base do canal de descida de forma a criar um " gargalo " que é principalmente usado para controlar o fluxo de metal fundido e, por conseguinte, o tempo de vazamento. Em outras palavras, serve para assegurar que a taxa de fluxo de metal fundido na cavidade do molde não seja mais alto que o proporcionado pelo canal de descida e, então, manter o sistema de distribuição cheio de metal ao longo da operação de fundição (pressão sempre positiva). Por outro lado, a contaminação do gás e inclusões de escória deveriam ser eliminados para manter o fluxo laminar. Dessa forma, o número de Reynolds (Rn) deveria ser conferido ao longo do sistema de distribuição (lembrar que o fluxo é laminar quando Rn < 2000). Também deve ser usada a equação de Bernoulli para calcular a velocidade de fluxo em qualquer seção do sistema de distribuição. Em alguns casos, quando fundimos peças pesadas ou ligas metálicas de alto grau de contração, são precisos reservatórios extras de metal para compensar continuamente o contração do metal fundido durante a solidificação. Estes reservatórios de metal fundido são normalmente chamados de alimentadores e ficam presos as peças em localizações apropriadas para controlar o processo de solidificação. A determinação das localizações do sistema de alimentação e dos alimentadores é determinada baseada no fenômeno que as seções mais distante desses reservatórios de metal fundido se solidificam primeiro. Alimentadores são moldados na caixa de cima de forma a assegurar a alimentação por gravidade e normalmente estão abertos à superfície do topo do molde. Neste caso, eles são chamados alimentadores abertos. Quando eles não estão abertos ao topo do molde, eles são chamados de alimentadores cegos.

Outro recurso utilizado para dirigir a solidificação direcional é chamado de resfriador; isso envolve inserções de aço, ferro fundido, ou cobre, no molde e agem como um "direcionador de extrusão" de calor para aumentar a taxa de solidificação do metal a regiões apropriadas da fundição. Dependendo da forma da peça os resfriadores podem ser externos ou internos.

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7 Fundição passo-a-passo

A matéria-prima metálica para a produção de peças fundidas é constituída pelas ligas metálicas ferrosas (ligas de ferro e carbono) e não-ferrosas (ligas de cobre, alumínio, zinco e magnésio).

O processo de fabricação dessas peças por meio de fundição pode ser resumido nas seguintes operações:

1.Confecção do modelo - Essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da peça a ser fundida. Esse modelo vai servir para a construção do molde e suas dimensões devem prever a contração do metal quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior

usinagem da peça. Ele é feito de madeira, alumínio, aço, resina plástica e até isopor.

2.Confecção do molde - O molde é o dispositivo no qual o metal fundido é colocado para que se obtenha a peça desejada. Ele é feito de material refratário composto de areia eaglomerante. Esse material é moldado sobre o modelo que,

após retirado, deixa uma cavidade com o formato da peça a ser fundida.

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3.Confecção dos machos - Macho é um dispositivo, feito também de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos e reentrâncias da peça. Eles são

colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o metal líquido.

4. Fusão -Etapa em que acontece a fusão do metal.

5. Vazamento - O vazamento é o enchimento do molde com metal líquido.

6. Desmoldagem - Após determinado período de tempo em que a peça se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo de peça, do tipo de molde e do metal (ou liga metálica), ela é retirada do molde (desmoldagem) manualmente ou por processos mecânicos.

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7. Rebarbação - A rebarbação é a retirada dos canais de alimentação, massalotesi e rebarbas que se formam durante a fundição. Ela é realizada quando a peça atinge temperaturas próximas às do ambiente.

8. Limpeza - A limpeza é necessária porque a peça apresenta uma série de incrustações da areia usada na confecção do molde. Geralmente ela é feita por

meio de jatos abrasivos.

Essa seqüência de etapas é a que normalmente é seguida no processo de fundição por gravidade em areia, que é o mais utilizado. Um exemplo bem comum de produto fabricado por esse processo é o bloco dos motores de automóveis e caminhões.

O processo de fundição por gravidade com moldagem em areia apresenta variações. As principais são:

fundição com moldagem em areia aglomerada com argila;

fundição com moldagem em areia aglomerada com resinas.

i Canais de alimentação são as vias, ou condutos, por onde o metal líquido passa para chegar ao molde. Massalote é uma espécie de reserva de metal que preenche os espaços que vão se formando à medida que a peça vai solidificando e se contraindo.

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A fundição por gravidade usa também moldes cerâmicos. Esse processo recebe o nome de fundição de precisão. Existe ainda um outro processo de fundição por gravidade que usa moldes metálicos. Quando são usados moldes metálicos, não são necessárias as etapas de confecção do modelo e dos moldes, por nós descritas. Outro processo que usa molde metálico é o processo de fundição sob pressão.

8- Características e defeitos das peças fabricadas

Estudando este módulo sobre processos de fabricação mecânica, você vai perceber que esses utilizam sempre produtos semi-acabados, ou seja, chapas, barras, perfis, tubos, fios e arames, como matéria-prima. Quer dizer, existem várias etapas de fabricação que devem ser realizadas antes que o material metálico se transforme em uma peça.

Por outro lado, a fundição parte diretamente do metal líquido e, no mínimo, economiza etapas dentro do processo de fabricação. Vamos, então, ver mais algumas vantagens desse processo.

As peças fundidas podem apresentar formas externas e internas desde as mais simples até as bem complicadas, com formatos impossíveis de serem obtidos por outros processos.

As peças fundidas podem apresentar dimensões limitadas somente pelas restrições das instalações onde são produzidas. Isso quer dizer que é possível produzir peças de poucos gramas de peso e com espessura de parede de apenas alguns milímetros ou pesando muitas toneladas.

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A fundição permite um alto grau de automatização e, com isso, a produção rápida e em série de grandes quantidades de peças.

As peças fundidas podem ser produzidas dentro de padrões variados de acabamento (mais liso ou mais áspero) e tolerância dimensional i (entre ± 0,2 mm e ± 6 mm) em função do processo de fundição usado. Por causa disso, há uma grande economia em operações de usinagem.

A peça fundida possibilita grande economia de peso, porque permite a obtenção de paredes com espessuras quase ilimitadas.

Essas vantagens demonstram a grande diversidade de peças que podem ser produzidas por esse processo e que os outros não conseguem alcançar. Para você ter uma idéia, um automóvel não poderia sair do lugar senão fosse o motor. Nele, a maioria das peças é feita por meio de processos de fundição.

Quando um novo produto é criado, ou quando se quer aperfeiçoar algo que já existe, o departamento de engenharia geralmente tem alguns critérios que ajudam a escolher o tipo de processode fabricação para as peças projetadas.

No caso da fundição, vários fatores podem ser considerados:

formato e complexidade da peça

tamanho da peça

quantidade de peças a serem produzidas

matéria-prima metálica que será usada

Além disso, as peças fundidas apresentam características que estão estreita-

mente ligadas ao processo de fabricação como por exemplo:

acréscimo de sobremetal, ou seja, a camada extra de metal que será desbastada por processo de usinagem

i Tolerância dimensional é a faixa dentro da qual uma medida qualquer pode variar. Por exemplo, o desenho especifica uma medida de l0 mm,com uma tolerância dimensional de ±1. Isso quer dizer que essa medida pode variar entre 9 e 11 mm.

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furos pequenos e detalhes complexos não são feitos na peça porque dificultam o processo de fundição, embora apareçam no desenho. Esses detalhes são depois executados também por meio de usinagem.

arredondamento de cantos e engrossamento das paredes da peça para evitar defeitos como trincas e melhorar o preenchimento com o metal . líquido.

Defeitos dos produtos fundidos

Como em todo o processo, alguma coisa "sai errado" e aparecem os defeitos. Alguns defeitos comuns das peças fundidas são:

inclusão da areia do molde nas paredes internas ou externas da peça. Isso causa problemas de usinagem: os grãos de areia são abrasivos e, por isso, estragam a ferramenta. Além disso, causam defeitos na superfície da peça usinada.

defeitos de composição da liga metálica que causam o aparecimento de partículas duras indesejáveis no material. Isso também causa desgaste da ferramenta de usinagem.

rechupe, ou seja, falta de material devido ao processo de solidificação, causado por projeto de massalote malfeito.

porosidade, ou seja, a existência de "buraquinhos" dentro de peça. Eles se originam quando os gases que existem dentro do metal líquido não são eliminados durante o processo de vazamento e solidificação. Isso causa fragilidade e defeitos superficiais na peça usinada.

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Exercícios

Exercício 1

Responda às seguintes perguntas.

a) O que é fundição?

b) Comparando o óleo com a água,

l. Qual possui maior fluidez?

2. Qual possui menor fluidez?

c) Por que a fluidez é uma propriedade importante para o processo de fundição?

d) Sabendo que a temperatura de fusão do aço é de aproximadamente 1600°C e a do ferro fundido é de aproximadamente 1200°C, responda:

1. Qual dos dois é melhor para a produção de peças fundidas?

2. Por quê?

Exercício 2

Responda às seguintes perguntas.

a) Por que o processo de fundição é mais vantajoso quando comparado com outros processos de fabricação?

b) Escreva V para as sentenças corretas ou F para as sentenças erradas mostradas a seguir.

l. ( ) Na fundição, a produção de peças é demorada e sempre em pequena, quantidade.

2. ( ) As medidas das peças fundidas podem ter tolerâncias entre 0,2 e 6 mm.

3. ( ) As peças fundidas podem ter tamanhos pequenos ou muito grandes e formatos simples ou complicados.

4. ( ) A fundição só produz peças com acabamento muito áspero.

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Exercício 3

Reescreva corretamente as afirmações que você considerou erradas.

Exercício 4

Relacione a coluna A com a coluna B.

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Coluna A

( ) Retirada de canais, massalotes e

rebarbas da peça.

b) ( ) O metal é derretido em fomos especiais.

c) ( ) Retirada da peça sólida do molde.

d) ( ) O modelo é construído com madeira, metal ou resina.

e) ( ) O metal líquido é despejado no molde.

f) ( ) Etapa em que o molde é construído.

g) ( ) Etapa em que os machos são construídos.

h) ( ) Etapa em que a peça é jateada e limpa.

Coluna B

1. Confecção do molde

2. Confecção do macho

3. Confecção do modelo

4. Fusão

5. Vazamento

6. Desmoldagem

7. Rebarbação

8. Limpeza

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Exercício 5

Responda às seguintes perguntas.

a) Como se chamam os dutos que conduzem o metal líquido para o interior, do molde?

b) Qual é o nome do reservatório que serve para suprir a peça com metal à medida que ele se resfria e contrai?

c) Escreva os nomes dos outros processos de fundição citados nesta parte da aula.

Exercício 6

Resolva às seguintes questões.

a) Abaixo são apresentados dois desenhos: o primeiro de uma peça acabada, já usinada, e o segundo, da mesma peça, porém apenas fundida. Use os conhecimentos que você adquiriu responda por que a peça fundida teve que ser modificada e qual a finalidade de cada

modificação feita.

Se você estivesse usinando uma peça fundida e verificasse a presença de muitos buraquinhos, como você chamaria esse defeito? Qual sua causa?

Se na usinagem você notar que a ferramenta está desgastando muito rapidamente, qual o defeito de fundição que estaria causando esse problema?

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