Eixo de Comando de Válvulas

SMM0176

Engenharia de Fabricação Metalúrgica

Departamento de Engenharia de Materiais, Aeronáutica e Automobilística

© MAHLE

Eixo de Comando de Válvulas

Grupo:

Bruno Capristo Watanabe

Cesar Hideyuki Hojo Ferreira

Glauco Manfrim Porto Prof Dr Marcelo Falcão

FundidoMontado

Eixo de comandoEixo de comando

Fundido

Modos de Produção

FundidoMontado

Remelting

Indução

Coquilhado

Fundido

Coquilhado

Funcionamento

O perfil do cames define a natureza do natureza do movimento realizado pela válvula.

Funcionamento

Características desejadas no produto

Abaixo da superfície:

Na superfície:

Pouco desgaste adesivoAlta resistência à formação de pite (pitting)

-alta resistência à fadiga-boa adesão entre

revestimento e matriz, sehouver revestimento

-baixo coeficiente de atrito-boa lubrificação-alta dureza

Compatibilidade tribológica-entre o cames e o seguidor-se necessário, revestimento ou

tratamento da superfície

Localização no motor

Motor Roncan – Ford FIESTA : Eixo de Comando Montado por Interferência

Componentes da ligaFerro-Vanádio

Ferro-Ferro-

Ferro-Manganês

Ferro-Silício

Ferro-Molibidênio

Ferro-Fósforo

Ferro-Cromo

Ferro Gusa Carvão CardiffSucata de aço

Componentes do moldeBentonita

Água

Grafita

Areia

MetalografiaÁreas cinzentas

Áreas coquilhadas

Áreas cinzentas e áreas de transição

Área cinzenta Área de transição

A matriz é predominantemente de Perlita, contendo Carbonetos e Ferrita.

Área coquilhada

Sem ataque químico Com ataque químico

A micrografia mostra uma microestrutura de finos precipitados de grafita e

ledeburita.

Durezas

Ondas de resfriamento definem a configuração e a distribuição das durezas na

peça

321 HB

283 HB

285 HB

283 HB

485 HB

Exemplo de composição típicaElemento Composição na liga (%)

Carbono Total 3,1 – 3,5

Silício 1,5 – 2,5

Manganês 0,5 – 0,8Manganês 0,5 – 0,8

Enxofre 0,15 máx

Fósforo 0,15 máx

Níquel 0,25 máx

Molibidênio 0,25 máx

Cromo 0,80 máx

Enchimento do molde Características:

Velocidades maiores, menos homogêneas

Líquido preenche peças

Discutir o q se espera do enchimento ( velocidades menores que TANTO –vide bula )

Discussao de como está disposto o molde e tals.disposto o molde e tals.

Características:

Velocidades menores, mais homogêneas

Líquido preenche peças de maneira uniforme

Enchimento Heterogêneo do molde

Enchimento Homogênio do molde

Observa-se que as regiões dos cames resfriam mais rapidamente, possibilitando a formação de ledeburita, que apresenta maior dureza.

Resfriamento da peça

dureza.

Resfriamento da peça

Empenamento da peça

Resfriamento da peça

Rechupe no massalote do molde.

O Processo

Carga Fundir Carga

Preparação do Ferramental Vazamento Panela/Molde

Prensagem do Molde

Vazamento Forno/Panela

Preparação da Areia

Prensagem do Molde

Desmoldagem

Jateamento

Rebarbação

Desempeno

Oleamento Usinagem CNC Expedição

RENDIMENTO:Aproximadamente 40%, ou seja, 60% de todo carregamento volta pro forno.

Preparar Carga

ÍMÃ MAGNÉTICOPossui uma baçança acoplaha que pesa massa necessária.Restos de fundição e usinagem, assim como materiais novos são levados para forno.

Pilha de Retorno de CanaisPilha de Retorno de Cavacos

FORNO DE INDUÇÃOMassa: 5tTemperatura: 1450 – 1470 °C

A Temperatura é medida antes do vazamento.

Depois de fundido é retirada a escória que nada

Fundir Carga

retirada a escória que nada sobre a liga derretida.

Carregamento do forno de induçãoMedição da temperatura no fornoRetirada da Escória

PANELAMassa na panela = 400kg

INOCULAÇÃOMaterial: Ferro Silicio 75%

Promove nucleação e o refino do grão. Granulado possui entre 5 a 7mm de diâmetro.

Vazamento Forno/Panela

entre 5 a 7mm de diâmetro.A inoculação

pode ser tanto no jorro quanto na panela.

Queda máxima de temperatura no transporte do forno até o vazamento é de 100ºC.ANÁLISE QUÍMICA

Verte-se liga fundida a fim de se analisar a composição por espectometria e liberar o forno.

Vazamento Forno/PanelaPrimeiramente, o inoculante é medido e pesado.Em seguida, o inoculante é colocado em uma caneca de inoculaçao.Demonstração de inoculaçao no jorro. Teste da Coquilha: Coquilha de cobre fechadaTeste da Coquilha: coquilha de cobre abertaBolacha do teste de coquilha

FERRAMENTAL�Modelo� Canais de descida� Canal flotador� Filtro� Réguas� Massalote� Pino centralizador� Coquilha

Preparação do Ferramental

� CoquilhaCOMPOSIÇÃOMadeira, metal,...

COQUILHADORPOSIÇÃO: Superfície do camesFUNÇÃO: Aumento da taxa de resfriamento e da dureza (ledeburita)

FILTRORetém a escória, impurezas sólidas

FOTO INDISPONÍVEL

Preparação da Areia

Carvão5 kg

Água

29 L

Areia

20 kg

BALANÇA

Areia de reuso

�27s

Bentonita3kg nacional3kg internacional

PREPARAÇÃO DA AREIA

Aproximadamente 70% da areia do molde será vinda do reuso.

A areia de reuso é somente composta da areia fina. Toda a areia que, depois do processo, encontrava-se empelotada é descartada.

SISTEMAMISTURADOR

Silo Diário

� 90s

AREIA VERDE

Abastecimento de

PRENSAGEMMáquina Modeladora pressiona a areia sobre o ferramental. Carga: SEGREDO!

Prensagem do Molde

Máquina ModeladoraMoldes – Bipartição inferior

Vazamento Panela/Molde

VAZAMENTOVerificação da

temperatura:1380ºC < T <1390 ºC

Estouros por aprisionamento de gases

TESTE DE COQUILHADOR

Vazamento Panela/Molde.

TESTE DE COQUILHADORÉ realizado ao fim

do vazamento da panela. É vazado a liga em uma cunha em V.

Medição da espessura da região coquilhada (ledeburítica), oferecendo um feedback para o forno, informando se deve-se aumentar ou diminuir a inoculação.

DESMOLDAGEMO molde é deixado resfriar por 1 hora. Em seguida, é posto em uma esteira vibrante, que retira a areia.A árvore segue até uma estação, onde seus

Desmoldagem

estação, onde seus massalotes, canais e outros serão separados da peça por marretadas.Canais retirados da árvore são devidamente limpados e direcionados à pilha de reciclagem, junto ao imã magnético.

Peças e Canais depois da retirada da areia por vibração.

JATEAMENTOO jatemaneto é feito

por aproximadamente 5 minutos com granalhas de aço de 1mm de diâmetro . A jateadora possui 3 turbinas para aceleram as gralhas para que atinjam a peça e

Jateamento

que atinjam a peça e removam resquícios de areia .

Após o jateamento, as peças são inspecionadas visualmente.

Eixos de Comando sendo posicionados na gancheira.Entrada das gancheiras carregadas na jateadoraGranalha de aço

REBARBAÇÃORealizada manualmente ou automaticamente com esmeril, disco de corte e rebolo.

Rebarbação

Inspeção visual é realizada após o processo.

Rebarbação de um eixo de comando

DESEMPENOCorrigir deformações em flecha pela

Desempeno

aplicação de carga no eixo.

Máquina de desempeno

OLEAMENTOPrevenção contra oxidação até o momento da usinagem.

Usinagem CNCOleamento Expedição

USINAGEM CNCUSINAGEM CNCAcabamento final

Possíveis Defeitos do Processo

•Deslocamento do molde (MOLD DISPLACEMENT )

Off-set do molde bipartido foi mal posicionado entre si: pinos centralizadores não impediram o surgimento de

folgas na caixa.

Possíveis Defeitos do Processo

•Molde Mole (SOFT MOLD )

Bipartição superior do molde foi mal compactada e a inferior está bem compactada. Máquina modeladora

não impôs pressão suficiente pra deixar o molde duro.

Possíveis Defeitos do Processo

•Defeito ou quebra do molde (MOLD DEFECT/BREAKAGE )

Defeito grosseiro, associado ao ferramental; especificamente na desmoldagem. Quando a areia se

destaca do molde, parte da superfície interior do molde quebra-se e cai sobre a peça sendo solidificada.

Possíveis Defeitos do Processo

•Enchimento incompleto (MISRUN )

Temperatura do vazamento demasiadamente baixa, vazamento demorado ou interrompido.

Possíveis Defeitos do Processo

•Inclusão de areia (SAND INCLUSION )

Grãos de areia soltos dentro do molde, bolo caiu, fluxo heterogêneo, etc

Possíveis Defeitos do Processo

•Inclusão de escória (SLAG INCLUSION )

O filtro não retira a escoria, pois não estava bem assentado dentro do molde ou não atuou

corretamente.

Possíveis Defeitos do Processo

•Coquilha deslocada (CHILL DISPLACEMENT )

Coquilha foi mal alocada no molde. Regiões coquilhadas não correspondem às regiões do came.

Possíveis Defeitos do Processo

•Solda fria (COLD WELDING )

Encontro de duas frentes de solidificação que não se solidificaram adequadamente. Podem ter vindo uma de

cada direção ou houve fluxo heterogêneo.

Agradecimentos

Agradecemos a Mahle, maior fabricante de eixo de Agradecemos a Mahle, maior fabricante de eixo de comando fundido no Brasil, localizada em Mogi GuaçuDiretor : Marcelo JardimGerente da Qualidade : José Carlos AdornoEngenharia : Francisco Nieri, Roberto Bidetti Cesare eDimas Tomasin Assitencia Técnica : Rubens Manfrim PortoLaboratório: Vanderlei Muller