UNIJU Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

UERGS Universidade Estadual do Rio Grande do Sul

DETEC Departamento de Tecnologia

DISCIPLINA Fundio

PROJETO E MEMORIAL DE CLCULOS PARA FUNDIO EM

ALUMNIO DE UM MARTELO DE COZINHA

Acadmicos:

Jos Carlos S. Cavalheiro

Marcelo Bataglin

Professor:

Genaro Marcial Mamani Gilapa

Panambi, Maro de 2008.

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SUMRIO

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LISTA DE FIGURAS

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LISTA DE TABELAS

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1 OBJETIVO

O objetivo deste trabalho consiste na fundio de um martelo de bater carne em liga de

alumnio em moldes de areia a partir de um modelo j existente de martelo em madeira.

Em funo de j se ter o modelo pronto do martelo partiu-se diretamente para a

preparao da areia e moldagem da caixa para a fundio a pea.

Os processos de moldagem e fundio da pea foram executados no Laboratrio de

Soldagem da Uniju. Para o aquecimento do alumnio foi utilizado um forno de tmpera, em

funo de no haver outro equipamento mais adequado.

O processo de fundio foi realizado pelos componentes do grupo de pesquisa e

contou com o auxlio do professor da disciplina e colaboradores.

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2 INTRODUO

A indstria de fundio de alumnio brasileira ocupa destacada posio no mercado

nacional. Devido s vantagens que este tipo de matria-prima apresenta em relao a outros

materiais, o uso do alumnio por parte das indstrias transformadoras vem merecendo

destaque.

O processo de fundio pode ser entendido como a transformao do metal slido em

lquido, tornando possvel assim seu escoamento em moldes com formatos previamente

estabelecidos, dando o respectivo formato ao alumnio quando o mesmo se solidifica.

O objeto de estudo deste trabalho um simples martelo de bater carne, mas atravs

dele podemos realizar um vasto estudo sobre o processo de fundio do alumnio. Optou-se

por usar um martelo j pronto e com suas dimenses finais, a fim de fazer uma anlise inversa

do processo, estabelecendo quais parmetros so importantes para uma perfeita fundio.

Apresenta-se a seguir o memorial de clculos e metodologia usados para a realizao

da fundio, bem como a anlise dos resultados obtidos no desenvolvimento da parte prtica

de fabricao do molde e da prpria fundio e vazamento do material, at a retirada da pea

j semipronta do modelo.

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3 PROPOSTA DA PEA ESCOLHIDA

Prope-se para o estudo da disciplina de fundio projetar e fundir um utenslio

domstico muito utilizado na cozinha. O Martelo de cozinha serve para bater alimentos como

bifes, tornando-os mais macios. Os martelos tm, por vezes, uma dupla face, ou seja, de um

lado servem para bater, e do outro se assemelham a um machado, que serve para cortar peas

de carne com osso, por exemplo.

3.1 - Definio do Objeto: Martelo

Martelo (do latim medievo martellu, derivado das formas clssicas marculus ou

martulus) um instrumento usado para golpear objetos e possuindo, conforme o uso ao qual

se destina, inmeros tamanhos, formatos e materiais de composio, tendo todos a

caracterstica comum do formato, que consiste de um cabo ao qual se fixa a cabea, atravs do

alvado ou olho. Tem seu uso to variado que vai do Direito medicina; da carpintaria

indstria pesada; da escultura borracharia, do esporte s manifestaes culturais.

3.2 - Histria do Martelo

O martelo uma das ferramentas mais primitivas j confeccionadas pelo homem.

Achados arqueolgicos exibem formas primitivas, em diversos tipos de pedra, originalmente

usadas diretamente, muitas delas trazem j indcios de que era usado algum tipo de cabo.

3.3 - Terminologia

Alfea (alfece, alfeo, alfera ou alferce) - a pea de ferro ou ao utilizada para abrir

o alvado;

Alvado ou olho - orifcio onde o cabo fixado.

Cabo - local onde a ferramenta segura. Sua finalidade eliminar as vibraes do

impacto, com a distncia e desvio de direo.

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Cabea - pode ser tanto o conjunto superior da ferramenta, como a parte rombuda

desta;

Malear - (adjetivo) relativo a martelo; (verbo) usar o martelo, distender o metal com

marteladas.

Orelha - Lado oposto da cabea, que nalguns modelos fendida, a fim de permitir

sejam arrancados ou acertados os pregos ou cravos.

Unha - parte curva, terminada em gume, da orelha.

O uso do martelo chama-se martelao, martelagem ou martelamento; a ao diz-se

martelar, martelejar ou malear; j aquele que usa tal instrumento o martelador ou marteleiro.

3.4 - Fsica do Martelo

Um martelo basicamente um amplificador de fora que serve para converter o

trabalho mecnico em energia cintica e presso.

No movimento que precede cada pancada, uma certa quantidade de energia cintica

armazenada na cabea do martelo, igual ao comprimento do movimento (D) com a fora de

impulso (f) produzida pelos msculos do brao, junto fora da gravidade.

Quando o martelo golpeia, sua cabea freada pela fora oposta, que vem do objeto;

esta igual e oposta fora que a cabea do instrumento exerce sobre o alvo. Se o objeto for

rgido e macio, ou se estiver posicionado sobre algum tipo de bigorna, sua cabea ir

percorrer apenas uma distncia muito curta (d), antes de parar. Visto que a fora de frenagem

(F) ocorre num tempo e distncia muito menor que aquela oriunda de f - F ser bem maior em

razo da diferena D/d. Desse modo, no necessrio usar-se muita energia para que se

produza uma grande fora de impacto, capaz de dobrar o ferro, ou quebrar a pedra mais dura.

3.5 - Efeito da Cabea

A quantidade de energia liberada pelo golpe do martelo equivalente metade da sua

massa vezes a velocidade ao quadrado, na hora do impacto. Enquanto a energia liberada no

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alvo multiplica-se linearmente pela massa, aumenta geometricamente com a velocidade (veja

o efeito do cabo, mais abaixo).

Como os martelos devem ser usados em muitas circunstncias, ocorre vezes em que a

pessoa no possui espao suficiente para empreender grande movimento ou fora, essa troca

de energia varia de acordo com a viabilidade. Obviamente, quando o martelador possui

bastante espao, e o martelo possui uma cabea grande e longo cabo (como numa marreta),

ser aplicado o mximo de energia sobre o alvo. Como no se pode usar um equipamento de

grandes dimenses, para alvos pequenos, o desenho do instrumento adaptado para as muitas

variaes de uso e efeitos desejados. Materiais novos e inovaes de formato foram

introduzidas para a concepo dos martelos, com maior efeito amortecedor nos cabos e

cabeas com ngulos diferentes, visando com isso facilitar o uso em relao aos modelos

primitivos.

3.6 - Efeito do Cabo

O cabo do martelo ajuda de muitas formas. Mantm as mos do usurio longe do

ponto de impacto. Possui uma rea grande, onde a mo pode segurar com segurana. Sua

funo mais importante, porm, permitir seja imprimida uma maior velocidade a cada golpe.

O empecilho maior ao comprimento do cabo a falta de espao que eventualmente ocorra,

para se balanar o martelo. Por essa razo que as marretas, usadas em espaos abertos, pode

ter um cabo mais longo do que o martelo de carpintaria. Outro empecilho existe, porm no

to evidente: quanto mais longo for o cabo menos precisa fica a mira para se acertar o alvo.

Cabos maiores tambm cansam mais rapidamente, no uso sucessivo.

A maioria dos desenhos de cabos procura equilibrar preciso do golpe com

aproveitamento mximo de energia. Em cabos muito longos: o martelo fica menos eficiente,

pois a fora nem sempre concentra-se no ponto correto do alvo. Cabos muito curtos: a

ineficincia decorre de no ser possvel aplicar-se maior fora, exigindo mais golpes para se

completar a tarefa.

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3.7 - Principais tipos de Martelo

Camartelo - o martelo usado em canteiros de obras ou por pedreiros para desbastar

pedras e tijolos, cujo formato de cabea compe-se de um lado agudo ou em gume

com o outro rombudo (redondo ou quadrado).

Escoda - martelo dentado usado em cantaria.

Estampa - martelo prprio de ferreiro.

Mao - Martelo de madeira usado por carpinteiros, escultores, calceteiros. A madeira

absorve parte do impacto, permitindo uma maior preciso nos ferimentos.

Malho - Martelo grande, sem unha nem orelha, em geral cilndrico, de ferro ou

madeira.

Marra ou Marro - grande martelo de ferro, usado para quebrar pedras.

Marreta - grande e pesado martelo;

Martelo de carpinteiro;

Martelo de cozinha - instrumento usado para amaciar carne.

Martelo de geologia - instrumento usado para a colheita de minerais.

Martinete - Martelo grande e pesado, movido por gua ou vapor, e utilizado para

distender barras de ferro e malhar a frio o ferro ou o ao.

Mascoto - martelo grande, usado no fabrico de moedas.

Picadeira - pequeno martelo, que tem o gume em ambos os lados da cabea.

Solinhadeira - martelo usado em minerao;

Figura 01 Principais tipos de martelos.

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3.8 - Ferramentas Anlogas ou Derivadas

Machado - seu nome significa "pequeno martelo"; alguns formatos desse instrumento

contm, at, uma lmina de corte num dos lados, e ponta rombuda de martelo, na

outra, sugerindo um formato hbrido;

Picareta - usada para furar ou cortar pedras ou solo compactado;

Bate-estaca - na construo, a ferramenta usada para cravar estacas ou pilastras no

solo; neste caso o martelo bate sobre a cfia, anteparo usado para a proteo da estaca.

Maa - arma baseada na capacidade letal do martelo, e com o mesmo uso deste em sua

forma blica, na Idade Mdia.

Martelo (arma) - era uma das armas da cavalaria medieval.

3.9 - Usos Diversos

Comunicao primitiva - Pesado martelo de madeira usado pelos ndios miranhas,

para percurtir o cambariu - primitivo instrumento de percusso, usado para a

comunicao distncia.

Na msica o martelo pode ser usado como prolongamento da mo, fazendo percutir os

instrumentos, como a timbila, em Moambique, ou os tmpanos, nas campainhas.

Escultura - o martelo usado tanto diretamente sobre o material (como os metais),

como para permitir os cortes do cinzel.

Encadernao - O martelo prprio era usado em diversas atividades, tais como para

dar a conformao encurvada nas capas dos livros.

Esporte olmpico - a prova de lanamento de martelo uma das provas olmpicas,

recentemente tambm adotado na modalidade feminina.

Os sinos podem ser percutidos internamente por badalos, mas usual a percusso

externa, feita com o martelo.

Na Medicina o martelo usado para testes de reflexos.

No Direito e nos leiles o martelo, todo em madeira, representa o sinal de alerta,

respeito, ordem para silncio ou, neste ltimo, fechamento do negcio, quando

percutido sobre uma base ou a prpria mesa.

Em borracharias, bem como para a verificao da presso dos pneumticos dos

caminhes, um modelo de martelo emborrachado utilizado.

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3.10 - Cultura e Mitologia

O martelo presente em todas as culturas, assumindo por vezes, nos povos mais

antigos e dedicados metalurgia, importante smbolo do domnio sobre o metal. O deus

nrdico Thor era caracterizado pelos raios e seu martelo, chamado Mjolnir ; figura parecida

tinham os celtas, no deus Sucellus.

Em os tempos modernos, o martelo tornou-se o smbolo do operariado urbano (em

contraponto foice, que representa o campons), sendo usado como sinalagma do

Comunismo e, em face disso, adotado em bandeiras de vrios pases, como a da extinta Unio

Sovitica.

3.11 - Peas ou Componentes

Em diversos instrumentos de corda o martelo o nome de peas que tocam-nas,

substituindo os dedos na percusso destas; isso ocorre no piano (onde o escapo o faz

retornar ao local de repouso, aps o toque), no cravo (quando recebe o nome de

martinete), etc. Tambm na celesta existem pequenos martelos a percurtir as lminas.

Na tipografia, o martelo justificador (tambm chamado de bloco ou talo de

justificao) o nome usado para a pea usado para manter forados para cima os

tipos, forando sua justificao.

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4 MATERIAL DA PEA: ALUMNIO

4.1 - Breve Histria

A histria do alumnio est entre as mais recentes no mbito das descobertas minerais.

Uma das razes o fato de no se encontrar alumnio em estado nativo, e sim a partir de

processos qumicos.

A bauxita, minrio que deu origem obteno de alumnio, foi identificada pela

primeira vez em 1821, na localidade de Les Baux, ao Sul da Frana, por Berthier. Naquela

poca, o alumnio ainda no era conhecido, pois s foi isolado em 1825 pelo qumico Oersted.

A primeira obteno industrial do alumnio por via qumica foi realizada por Sainte-Claire

Deville, em 06/02/1854.

O processo qumico inicial utilizado por Deville - usando cloreto duplo de alumnio e

sdio fundido, reduzindo-o com sdio - foi substitudo com sucesso pelo processo eletroltico

por meio de corrente eltrica, descoberto por Paul Louis Toussaint Heroult (Normandia-

Frana) e Charles Martin Hall (Ohio-Estados Unidos). Heroult e Hall, sem se conhecerem,

inventaram ao mesmo tempo o procedimento de que marcou o incio da produo do

alumnio.

Antes do advento da indstria do alumnio, a bauxita usada no sculo passado era

originria do Sul da Frana, do Norte da Irlanda e dos Estados Unidos, chegando a atingir 70

mil toneladas em 1900, dos quais apenas 40% eram destinados produo do metal no-

ferroso alumnio.

As primeiras referncias sobre a bauxita no Brasil esto nos Anais de 1928, da Escola

de Minas de Ouro Preto. J a primeira utilizao desse minrio para a produo de alumina e

alumnio no Pas, em escala industrial, foi feita pela Elquisa, - hoje Alcan - em 1944, durante

a 2 Grande Guerra Mundial, que mais tarde participaria da consolidao da indstria no

Brasil.

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4.2 - O Incio da Produo de Alumnio

O primeiro milho de toneladas de produo anual de bauxita foi atingido em 1917,

quase no fim da Primeira Guerra, quando a minerao havia se expandido para a ustria,

Hungria, Alemanha e Guiana Britnica, na Amrica do Sul.

Na poca da Segunda Guerra, por volta de 1943, os maiores produtores de bauxita

eram os Estados Unidos, a Guiana Britnica, Hungria, Iugoslvia, Itlia, Grcia, Rssia,

Suriname, Guiana, Indonsia e Malsia.

Em 1952, a Jamaica iniciou intensa minerao de bauxita, ultrapassando o Suriname,

por anos o maior produtor. Na dcada de 60, Austrlia e Guin juntaram-se a esse time.

4.3 - A Consolidao da Indstria no Brasil

No Brasil, duas iniciativas concorreram para implantar a produo de alumnio: a da

Elquisa - Eletro Qumica Brasileira S/A, de Ouro Preto (MG) e a da CBA - Companhia

Brasileira Alumnio, de Mairinque (SP).

A Elquisa teve dificuldades de comercializao devido ao excesso de produo

mundial de alumnio e somente em 1938, com o apoio do governo Vargas, comeou em

definitivo a produo do metal em Ouro Preto. A Elquisa foi adquiridapela Aluminium

Limited do Canad - Alcan, em Junho/1950.

A Alcan Alumnio do Brasil Ltda tornou-se assim a primeira empresa multinacional a

participar do mercado brasileiro, produzindo no s o alumnio primrio, como produtos

transformados de alumnio.

A Companhia Brasileira de Alumnio - CBA, fundada em 1941, contava com as

reservas de bauxita de Poos de Caldas, mas sua unidade industrial para a produo de

alumnio primrio acabou sendo localizada na rea de Rodovelho, prxima de Sorocaba, onde

a disponibilidade de energia eltrica e o combustvel (lenha) eram mais abundantes. A

empresa paulista foi uma das pioneiras que permaneceu at hoje.

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4.4 - Outras Empresas que Participaram do Crescimento do Setor

A Alcoa - Aluminium Company of America, empresa lder americana e mundial do

setor, estabeleceu representao no Brasil em 1915 e iniciou operaes comerciais somente

em 1940. A Alcoa voltou a se interessar pelo mercado brasileiro no incio da dcada de

60,quando adquiriu a Companhia Geral de Minas, detentora de jazidas de bauxita em Poos

de Caldas (MG).

A instalao da primeira "reduo" da Alcoa, em Minas Gerais, destinava-se a

produzir alumnio para o mercado interno, no perodo entre 1967 e 1970, o que coincidiu com

a descoberta das grandes reservas comerciais de bauxita da Amaznia, feita pela Alcan em

1967.

A quarta empresa produtora de alumnio primrio no Brasil foi a Valesul Alumnio

S.A, que passou a operar em janeiro de 1982, por iniciativa da CVRD - Cia Vale do Rio

Doce, empresa estatal de minerao de ferro e da Billiton Metais S.A., ento subsidiria do

Grupo Shell. A presena da Valesul permitiu substituir as importaes brasileiras de alumnio

que experimentavam crescimento acentuado quela poca.

Em 81, a Billiton Metais S.A., se engajou no projeto da Alcoa (j com o nome de

Alcoa Alumnio S.A.), destinado produo de alumina e exportao de alumnio primrio

em grande escala, transformando-o no Consrcio de Alumnio do Maranho - Alumar, que

iniciou suas operaes em 1984.

Enquanto isso a Aluvale - Vale do Rio Doce Alumnio dava andamento aos estudos de

viabilidade do projeto Albras (consrcio entre NAAC - Nippon Amazon Aluminium Co Ltd.

e CVRD - Companhia Vale do Rio Doce), no qual estava previsto inclusive a construo de

Tucuru. O incio de operao da Albras deu-se em 1985.

Essas so as empresas que hoje compem o cenrio brasileiro da indstria do

alumnio, quer seja na extrao da bauxita, no seu beneficiamento e produo de alumina e

alumnio primrio. Para maiores detalhes sobre a evoluo histrica do setor, consulte a

biblioteca da ABAL.

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4.5 - Aplicaes do Alumnio

Transformado em diversos produtos semimanufaturados, o alumnio encontra

aplicaes variadas na indstria. Cada segmento utiliza o metal na forma mais adequada s

suas finalidades, de acordo com os diferenciais e propriedades de cada produto.

Perfis extrudados: Transformam-se em esquadrias (portas e janelas), forros, divisrias,

acessrios para banheiros, estruturas pr-fabricadas, e elementos decorativos de acabamento.

Cerca de 60% dos extrudados de alumnio so destinados fabricao de produtos para

construo civil.

Chapas e laminados: Transformam-se em latas de alumnio, pisos e carrocerias para

nibus e caminhes, telhas, fachadas etc (Laminao Pura), em utenslios domsticos

(Laminao Artefatos) e em tubos e bisnagas para pasta de dente, aerosis etc (Laminao

Impactados).

Folhas: Produzidas em variadas espessuras, so utilizadas nos mais diversos tipos de

embalagens rgidas, flexveis, descartveis etc.

Fios e Cabos: Condutores So utilizados em linhas de transmisso de energia, cabos

isolados ou nus, para uso em redes de alta tenso, linhas de transmisso secundria, e

aplicaes residenciais ou comerciais.

Fundidos e Forjados: Encontram variadas aplicaes na indstria de transportes. 60%

do consumo de alumnio nessa indstria corresponde a componentes fundidos, tais como

caixas de cmbio, carcaa de motores e rodas para automveis, entre outros.

Pastas e p: Encontram aplicaes variadas que vo de usos destrutivos como

desoxidantes na indstria siderrgica e explosivos para minerao, ao tratamento da gua das

piscinas (sulfato de alumnio), medicamentos anticidos (hidrxidos e cloridrxidos de

alumnio) tintas, produtos qumicos e farmacuticos.

Aluminas especiais: Transformam-se em refratrios, revestimentos cermicos,

abrasivos, vidros, porcelanas, massas de polimento, isoladores eltricos, pastilhas de freio,

tintas e corantes, entre outros produtos.

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4.6 - Atributos do Alumnio

Os Atributos do Alumnio: Material leve, durvel e bonito, o alumnio um dos metais

mais versteis em termos de aplicao, o que garante sua presena em uma grande diversidade

de indstrias e segmentos.

Produtos que utilizam o alumnio ganham tambm competitividade, em funo dos

inmeros atributos que este metal incorpora, como voc pode conferir a seguir:

Tabela 01 Atributos do Alumnio.

Atributos Exemplos do que isto proporciona

Leveza

Nos transportes representa menor consumo de combustvel e

menor desgaste, mais eficincia e capacidade de carga.

Nas embalagens d praticidade e portabilidade, por seu peso

reduzido em relao a outros materiais.

Condutibilidade

Associada leveza, a condutividade eltrica um atributo

fundamental para a aplicao do alumnio na transmisso de

energia em fios e cabos.

Nas embalagens, nenhum outro material to bom condutor

trmico quanto o alumnio.

Impermeabilidade

e opacidade

Especialmente importante no uso de embalagens pois com estas

caractersticas o alumnio evita a deteriorao dos produtos, no

permitindo a passagem de umidade, oxignio e luz.

Alta relao

resistncia/peso

Nos transportes, confere desempenho excepcional a qualquer

parte de equipamento de transporte que consuma energia para se

movimentar.

Aos utenslios confere durabilidade e manuseio seguro, com

facilidade de conservao.

Beleza

Aparncia agradvel e moderna em qualquer aplicao, por ser

um material nobre, limpo, que no se deteriora com o passar do

tempo, mantendo sempre o aspecto original e permitindo

solues criativas de design.

Resistncia Facilita a conservao e a manuteno das obras, em produtos

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corroso como portas, janelas, forros, telhas e revestimentos usados na

construo civil, bem como em equipamentos, partes e

estruturas de veculos de qualquer porte.

Nas embalagens fator decisivo quanto higienizao e

barreira contaminao.

Moldabilidade

e soldabilidade

Facilidade de conformao, devido alta maleabilidade e

ductilidade, possibilitando formas adequadas aos mais variados

projetos.

Resistncia e

dureza

A robustez do alumnio se traduz em qualidades estruturais,

com excelente comportamento mecnico, aprovado em

aplicaes como avies e trens.

Possibilidade de

muitos

acabamentos

Anodizao e pintura, assumindo a aparncia adequada para

aplicaes em construo civil, pro exemplo, com acabamentos

que reforam ainda mais a resistncia natural do material

corroso.

Reciclabilidade

Depois de muitos anos de vida til, segura e eficiente, o

alumnio pode ser reciclado, com recuperao de parte

significativa do investimento e poupana de energia, como j

acontece largamente no caso da lata de alumnio. Alm disso, o

meio ambiente beneficiado pela reduo de resduos e

economia de matrias primas propiciadas pela reciclagem.

4.7 - Principais Mercados

Desde que foi obtido em escala industrial, o alumnio vem ocupando novos mercados.

Confira quais so atualmente os principais setores que consomem alumnio, quais os produtos

derivados, as tendncias e aplicaes mais promissoras.

Bens de consumo

Transporte

Construo Civil

Embalagens

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Indstria Eltrica

Outros setores

Bens de Consumo: Uma das primeiras aplicaes industriais desse metal ocorreu nos

artefatos domsticos - as panelas de alumnio - que, apesar da concorrncia de outros

materiais, mantm-se na liderana mercado, por terem conquistado a confiana dos

consumidores e acompanhado as exigncias da vida moderna.

No mercado de bens de consumo, cadeiras e mesas de praia e jardim, bicicletas,

escadas, objetos de decorao e muitos outros elementos ligados ao cotidiano, utilizam o

alumnio. Mas os utenslios domsticos continuam a representar 55% do volume de vendas

deste setor, que atende a diversos segmentos: hotis e restaurantes (linhas para uso

comercial), linhas populares e linhas mais sofisticadas.

Transportes: Outro segmento em que a aplicao do alumnio tem evoludo

rapidamente em todo o mundo o de equipamentos para transportes, devido aos benefcios

que oferece aos fabricantes na concepo de seus projetos e na fabricao de seus produtos,

traduzidas em vantagens para os consumidores. Destacam-se neste mercado os furges, as

carrocerias abertas, os tanques rodovirios, os vages ferrovirios e as carrocerias de nibus.

A utilizao do alumnio em transportes vem se acelerando no Brasil devido ao melhor

controle de peso nas rodovias, a partir da privatizao, e das preocupaes que comeam a

existir na sociedade a respeito da emisso de poluentes pelos veculos.

A tendncia de uso do alumnio cada vez mais forte no setor automotivo mundial:

dos atuais 110 quilos por automvel nos Estados Unidos, prev-se que, em 2005, os carros de

passeio mdios possam absorver 180 quilos de alumnio, com a substituio de peas e

componentes feitos hoje com materiais mais pesados.

Construo Civil: No mercado da construo civil, o alumnio est presente em

revestimentos internos e externos, caixilharia, telhas, divisrias, forros e em muitos detalhes

de concepes arquitetnicas modernas.

A caixilharia um dos segmentos mais tradicionais o alumnio, sendo encontrado hoje

com variada disponibilidade de cores e acabamentos. As mesmas qualidades que consagraram

o alumnio nas esquadrias esto influenciando tambm a deciso dos profissionais da

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construo civil na definio dos revestimentos para fachadas e interiores de prdios

industriais, residenciais, comerciais, shoppings centers e aeroportos.

Outra aplicao consagrada na construo civil so as telhas de alumnio, empregadas

em coberturas e revestimentos de prdios no-residenciais, por sua leveza (seu peso especfico

equivale a 1/3 do ao), resistncia e durabilidade. Tambm h um significativo consumo de

alumnio em estruturas para grandes vos ou montagem temporria de obras e instalaes. Em

todos os segmentos, o alumnio possui um diferencial, como material acessvel, capaz de

atender todas as necessidades da construo civil.

Embalagens: Embalagens de alumnio, fabricadas a partir de folhas e laminados, so

empregadas para os mais variados tipos de consumo, com o objetivo de atender os mercados

de produtos farmacuticos, de higiene e limpeza, produtos alimentcios e bebidas.

Os recursos de impresso e acabamento tornam as embalagens de alumnio uma

soluo largamente adotada em muitos segmentos industriais. Por meio de combinaes com

outros materiais, como filmes, resinas e adesivos, o alumnio transformado em envoltrios

para chocolates; estruturas laminadas para leite longa vida, sopas, sucos e condimentos; em

tampas para iogurtes; embalagens para caf a vcuo; tampas para latas de leite e

achocolatados em p; tubos laminados para produtos de higiene pessoal; e em blisters, strips e

sachs para medicamentos, dentre muitas opes existentes. Alm disso, o uso do alumnio

consagrado tambm em formas descartveis para os segmentos industrial, institucional e

domstico, e em rolos para diversos fins.

Outro grande sucesso de mercado a lata de alumnio para bebidas, que rene

simplicidade e praticidade, entre inmeras vantagens: da reciclabilidade economia de

energia e de espao no transporte e armazenagem, at a reduo de perdas, em relao a

outros materiais. A lata de alumnio chegou ao Brasil em 1989 e, em pouco tempo, tomou

conta do mercado, estimando-se que hoje 95% das bebidas vendidas em lata no nosso Pas

utilizem esta embalagem.

Indstria eltrica: O mercado de energia eltrica consome alumnio em larga escala

por suas caractersticas de condutibilidade e leveza, que atendem s necessidades das redes de

transmisso, com uma das menores taxas de desperdcio ao longo de sua extenso.

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Na forma de vergalhes e arames, o alumnio submetido ao processo de extruso

e/ou revestimento, resultando em fios e cabos de diversas bitolas para diferentes utilizaes.

Com estes produtos diversos segmentos so atendidos: linhas de transmisso de grande porte

e subtransmisso, cabos condutores para distribuio area ou subterrnea e instalaes

eltricas prediais e industriais.

Com solues adequadas a cada aplicao, o alumnio tradicionalmente utilizado nos

sistemas de transmisso que levam energia a longas distncias e na distribuio nos centros

urbanos, setores nos quais o Pas demanda grandes investimentos. Mas conta com outros

importantes mercados na zona rural, onde os cabos de alumnio fazem a ligao entre

subestaes e centros de carga para suprir as necessidades do agribusiness, e nas cidades,

onde as normas tcnicas brasileiras j especificam o seu uso em prdios e edifcios comerciais

e industriais.

Outros setores: Por reunir um conjunto diversificado de propriedades, o alumnio

revelou-se til em diversos setores e sua utilizao continua a se expandir, com o

desenvolvimento de pesquisas e tecnologias orientadas para as necessidades do futuro.

A alumina, que d origem ao alumnio primrio, tambm se transforma em aluminas

especiais (calcinadas, hidratadas, tabulares e eletrofundidas), destinadas, especialmente, s

indstrias de transformao, qumica em geral, papeleira, metalrgica e petroqumica, para

produo de refratrios, revestimentos cermicos, abrasivos, vidros, porcelanas, massas de

polimento, tintas, retardantes de chama, isoladores eltricos, pastilhas de freio, corantes etc.

Pastas e ps alumnio, obtidos da moagem ou da atomizao do metal lquido, servem

de matria-prima para indstrias do setor qumico, entre outros, como ferro-ligas, minerao,

explosivos, refratrios e pigmentos, com uma infinidade de aplicaes: de combustvel slido

para foguetes a resinas epoxy e pinturas metlicas.

Outros processos bem conhecidos, como fundio e forja, tambm geram produtos de

alumnio de valor para diversos setores industriais, tais como componentes para automveis,

mquinas e equipamentos.

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4.8 - Reciclagem do Alumnio

Qualquer produto feito em alumnio pode ser reciclado infinitas vezes, sem perder

suas qualidades no processo de reaproveitamento, ao contrrio de outros materiais. Isto

confere ao alumnio uma combinao nica de vantagens, em que se destacam a proteo

ambiental, a economia de energia e o papel multiplicador na cadeia econmica, por meio da

renda gerada pela coleta de sucata.

Tanto as sobras do processo de fabricao de chapas, perfis e laminados de alumnio,

como a sucata gerada por produtos com vida til esgotada podem ser recicladas por meio de

refuso.

A reciclagem de produtos com vida til esgotada depende do tempo que vai do seu

nascimento, consumo e descarte. A isto se chama ciclo de vida de um produto, que pode ser

de 45 dias, como o caso da lata de alumnio, at 40 anos, como acontece aos cabos de

alumnio para o setor eltrico. Quanto menor for o ciclo de vida de um produto de alumnio,

mas rpido o seu retorno reciclagem, razo pela qual os ndices de reciclagem no Brasil

apontam para volumes cada vez maiores, desde que a lata de alumnio chegou ao nosso

mercado.

Uma combinao nica de vantagens econmicas, sociais e ambientais

As empresas de alumnio representadas na ABAL desenvolvem um trabalho conjunto com

recicladores na divulgao sistemtica dos benefcios da reciclagem de alumnio. Confira este

benefcios:

Econmicos e sociais

Assegura renda em reas carentes, constituindo fonte permanente de

ocupao e remunerao para mo-de-obra no qualificada.

Injeta recursos nas economias locais, atravs da criao de empregos,

recolhimento de impostos e desenvolvimento do mercado.

Estimula outros negcios, por gerar novas atividades produtivas (mquinas e

equipamentos especiais).

Ambientais

23

Favorece o desenvolvimento da conscincia ambiental, promovendo um

comportamento responsvel em relao ao meio ambiente, por parte das

empresas e dos cidados.

Incentiva a reciclagem de outros materiais, multiplicando aes em virtude do

interesse que desperta por seu maior valor agregado.

Reduz o volume de lixo gerado, contribuindo para a soluo da questo

do tratamento de resduos gerados pelo consumo.

Economiza energia, otimizando o uso dos recursos ambientais

> reciclar economiza at 95% da energia utilizada para produzir alumnio a partir da

bauxita

> cada tonelada reciclada poupa a extrao de 5 t deste minrio, matria-prima do

alumnio

4.9 - Principais Ligas

Os sistemas usados para designar as composies qumicas das ligas para fundio

no esto padronizados internacionalmente. Os sistemas registrados pela Aluminum

Association so os mais usados apresentando o seguinte critrio:

1xx.x: Alumnio no ligado;

2xx.x: Ligas de alumnio contendo cobre como elemento de liga maior;

3xx.x: Ligas Al-Si contendo tambm magnsio e ou cobre;

4xx.x: Ligas binrias Al-Si;

5xx.x: Ligas de alumnio contendo magnsio como elemento de liga maior;

6xx.x: Srie livre;

7xx.x: Ligas de alumnio contendo zinco como elemento de liga maior, normalmente

tambm contm adies de cobre, magnsio, cromo, mangans, ou combinaes destes

elementos;

8xx.x: Ligas de alumnio contendo estanho como elemento de liga maior;

9xx.x: Outros elementos;

24

4.10 - Efeito dos Elementos de Liga

Chumbo: usado nas ligas de alumnio para melhorar a usinabilidade.

Estanho: Melhora as caractersticas antifrico, requisito extremamente necessrio

para o fabrico de chumaceiras. As ligas de alumnio podem conter at 25% Sn. Este elemento

pode ainda melhorar a usinabilidade dos fundidos.

Clcio: um fraco modificador euttico de ligas alumnio-silcio. Ele aumenta a

solubilidade do hidrognio e muitas vezes responsvel pela porosidade dos fundidos. Para

concentraes de clcio superiores a aproximadamente 0,005 %, a ductilidade das ligas

alumnio-magnsio bastante alterada.

Ferro: Este elemento diminui a tendncia para a liga se agarrar em moldes

permanentes. Contudo o aumento do teor de ferro diminui substancialmente a ductilidade. O

ferro reage, e forma vrias fases insolveis nas ligas de alumnio, estas fases so as

responsveis pelo endurecimento das ligas.

Magnsio: o elemento chave para o aumento da dureza e da resistncia mecnica

nas ligas tratveis termicamente de Al-Si. A fase de endurecimento Mg2Si apresenta uma

solubilidade limite correspondente a aproximadamente 0,7% Mg, para alm da qual no

ocorre nem endurecimento nem amaciamento da matriz. Normalmente so empregues

quantidades de Mg entre 0,07 a 0,4% nas ligas de Al-Si.

As ligas binrias de Al-Mg so largamente usadas em aplicaes que requerem um

aspecto superficial brilhante e resistncia corroso, assim como uma boa relao entre

resistncia mecnica e ductilidade. A composio destas ligas varia entre 4 a 10%, acima de

7% a liga tratvel termicamente.

Mangans: considerado normalmente uma impureza nas composies do fundido. O

mangans um elemento de extrema importncia em ligas brutas. Na ausncia de

endurecimento por deformao plstica, o mangans no oferece nenhum efeito benfico nas

ligas de alumnio. Contudo, existem evidencias que, uma grande frao volumtrica de MnAl6

em ligas que contm mais de 0,5 % de Mn pode beneficiar a influncia da sanidade interna do

fundido.

25

Cobre: As primeiras e mais usadas ligas de alumnio so as que contm 4 a 10%

cobre. O cobre melhora substancialmente a resistncia mecnica e a dureza nos fundidos de

liga de alumnio com e sem tratamento trmico. Ligas com 4 a 6% Cu so facilmente tratveis

termicamente. Em geral, o cobre melhora a resistncia corroso, mas tambm diminui a

fluidez.

Silcio: A adio de silcio ao alumnio melhora drasticamente a fluidez, a resistncia

fissurao a quente e as caractersticas de alimentao. Estas so as ligas de alumnio mais

usadas em fundio. A sua composio estende-se at 25% Si.

Para processos de fundio de arrefecimento lento (ex.:gesso, cera perdida e areia), o

teor em Si de 5 a 7%, para moldes permanentes 7 a 9%, e para fundio injetada 8 a 12%.

Sdio: O sdio modifica o euttico das ligas alumnio-silcio. A sua presena fragiliza

as ligas alumnio-silcio.

Nquel: usado com o cobre de modo a melhorar as propriedades a altas temperaturas.

O nquel tambm reduz o coeficiente de expanso trmica.

Titnio: extensamente usado para refinamento de gro das ligas de alumnio, por

vezes em combinao com pequenas quantidades de boro. O titnio muitas vezes empregue

em concentraes superiores ao necessrio para o refinamento de gro de modo a reduzir a

tendncia para a fissurao.

Zinco: O zinco por si s em adio s ligas de alumnio no traz grandes benefcios, no

entanto quando acompanhado por adies de cobre e ou magnsio. As ligas podem ser

tratadas termicamente ou envelhecidas naturalmente.

4.11 - Defeitos de Fundio

Considera-se como defeituosa uma pea moldada que possua um defeito inadmissvel,

segundo as normas tcnicas. Os principais tipos de defitos das peas moldadas e causas de seu

aparecimento, comum para diferentes tipos de fundio, acham-se indicados em seguida:

26

Os ressaltos se formam na pea moldada ao longo do plano de diviso da moldagem e

em lugares de instalao das caudas de machos em conseqncia de uma folga excessiva

entre as metades da caixa.

A deformao das peas moldadas aparece devido a grossura desigual de suas paredes.

conveniente melhorar a construo das peas e empregar refrigeradores para esfriar os

conjuntos macios da pea moldada.

As salpicaduras so gotas de metal no soldadas com a pea moldada que caem

primeiro no molde.

A juntura um oco em forma de fenda que se forma devido ao fato dos jatos de metal

que chegam ao molde de diferentes lados no se soldarem por completo. As causas desse

defeito so a fluidez insuficiente do metal ou o fornecimento inadequado do metal e, em

particular, a interrupo do jato metlico ao verter o metal no molde.

A fundio incompleta, que conduz a que uma parte do molde no se enche com

metal, ocorre devido a fluidez insuficiente do metal e quando os gases acumulados impedem

de encher o molde. A fundio incompleta se observa tambm quando o metal escapa atravs

da fenda que se forma ao longo da diviso do molde, em conseqncia da m colocao das

caixas.

Os sopros so borbulhas de ar ou de gases que se desprendem do metal no molde e se

retm na pea moldada, formando pequenos poros dispersos em diferentes partes da pea. As

causas do aparecimento do sopros na pea so: permeabilidade insuficiente do molde para os

gases, m qualidade das misturas de moldagem e dos machos, m ventilao dos machos,

umidade dos machos no molde armado e fundio do molde com metal insuficientemente

desoxidado. Convm evitar que a pea tenha grandes planos horizontais, sustituindo-os, na

medida do possvel, por planos inclinados.

Os vazios so cavidades que se formam em conseqncia da alimentao insuficiente

da pea moldada nos lugares de acomodao do metal. Tambm se encontra amide nas peas

moldadas a friabilidade de contrao e a porosidade, o que se manifesta por uma multido de

peuqenos poros.

27

As cavidades de escrias so intruses de escrias no corpo da pea moldada que

penetram no molde atravs da colher. As causas desse tipo de defeito so: eliminao

insuficiente das escrias do material na colher, fundio incorreta e construo incorreta do

sistema de alimentao.

28

5 MEMORIAL DE CLCULOS

5.1 - Clculo do Mdulo da Pea

Para o clculo do mdulo da pea a mesma foi dividida em duas partes, a saber o cabo

e o batedor.

PEA

PEA

S

VMp =

Atravs da ferramenta Inspect Physical Properties do Software Solid Edge podemos

verificar o volume e a seo superficial de cada parte da pea desenhada. Assim podemos

calcular o mdulo da pea.

mmcmcm

cmMpCABO 85,3385,069,115

63,442

3

===

mmcmcm

cmMpBATEDOR 84,7784,092,187

34,1472

3

===

Escolhe-se ento o maior mdulo da pea para os clculos do maalote.

5.2 - Clculo do Mdulo do Massalote

O prximo passo o clculo do mdulo do massalote:

EeaMassalote MM =

Sendo que E calculado por:

LigadeFatorposiodeFatorE =

Os fatores de posio para os massalotes podem ser vistos na Tabela 02.

29

Tabela 02 Fator de Posio.

Fator de localizao do alimentador Tipo do alimentador

1 Quente, ou frio perto dos ataques.

1,1 Frio.

0,9 Quente com isolamento.

0,65 Exotrmico.

Os fatores de ligas para alguns materiais podem ser vistos na Tabela 03.

Tabela 03 Fator de liga.

Factor do tipo de liga Tipo de liga

1,2 Ferros fundidos nodulares, aos no ligados, ligas de

cobre.

1,2 (0,65 fI 0,80) Ferros fundidos cinzentos (lamelares).

1,4 Ferro branco, malevel, aos ligados, ligas de alumnio,

magnsio e nquel.

Tem-se:

4,14,11 ==E

O clculo do mdulo do massalote quente para a pea em questo o seguinte:

39,585,34,1 ==MM

Massalote:

MmS

V= ; 5,1= H

ou seja:

4

2 HV

=

=

4

5,13

30

24

22

1

=

=S

5,122 == HS

Com base nestes valores:

9,0

25,1

4

5,1

22

3

=

+

=

S

V

4,55,15,0

4/5,1=

+

mm8,28375,0

24,5=

=

cm3

O dimetro do massalote cm3= e a sua altura cm5,4*5,1 == .

5.3 - Clculo da Velocidade de Enchimento

Dados: g = 9800cm/s

Para o aluminio k = 0,5

hgkv = 2 = 5,4980025,0 = 148,45cm/s

5.4 - Estimativa do Tempo de Resfriamento

Mp = 0,78

Material: Liga de alumnio, temperatura de fuso = 660 C

Sobreaquecimento = 100 C

31

Segundo grfico em anexo (ANEXO 01), podemos estimar um tempo de resfriamento

de aproximadamente trs segundos.

5.5 - Clculo da Seo de Ataque:

TempoVelocidade

VolumeS

=

massalotepea VVVolume +=

)5,45,1(98,191 += Volume

17,621 cmVolume=

Sendo assim:

2,43/45,148

17,621cm

sscm

cmS =

=

4

=S

42,4 =

cm31,2=

Obs.: Na prtica foi usado = 2,5cm.

5.6 - Relao de Alimentao:

1 : h : h

1 : 45,0 : 45,0

1 : 2,12 : 2,12

32

Sendo assim:

Seo de Ataque: d =2,31 cm

Seo de Distribuio: d = 2,31 cm

Seo de Alimentao: d = 4,9 cm

Figura 02 Relao de Alimentao.

4

dA

=

49,4

=d

cmd 5,2=

Sabe-se que:

He = 4,5cm

Hb = 3*D

Ento:

4

He

Hb

dD =

33

4

5,4

3

5,2

DD =

cmD 1,1=

Sendo que: Hb = 3 * D

Hb = 3,3 cm

Ento:

H = He Hb = 4,5 - 3,3 = 1,2 cm

Na Figura 03 podemos ver a ilustrao do sistema acima dimensionado, desde a caixa

de areia, massalote, canal de alimentao e tambm o modelo.

Figura 03 Vista Lateral da Caixa de Fundio.

5.7 - Tempo de Vazamento

Existem duas formas de estimar o tempo de vazamento: uma emprica outra com base

na estima das perdas de temperatura nos canais. Nesse trabalho utilizamos a forma emprica

que baseada na AFS que sugere tempo de vazamento em segundos:

34

Kgligas PKt = 1

>