5/14/2018 DETERMINAO DE SISTEMAS DE ENCHIMENTO E ALIMENTAO

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Federacao das lndustrlas do Estado de Minas Gerais - FIEMG

Determlnacao ,deSistema'de Alimentacao

e Enchimento

ltauna2011

, _

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Presidente da FIEMGOlavo Machado Junior

Diretor Regional do SENAILucio Jose de Figueiredo Sarnpaio

.Gerente de Educat;ao ProfissionalEdmar Fernando de Alcantara

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1 I I I i i i I I I i i i i '~~

i~ II~ .I

Federacao das Industries do Estado de Minas Gerais - FIEMGService Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAIDepartamento Regional de Minas GeraisCENTRO TECNOLOGICO DE FUNDlyAo MARCELINO CORRADI

Determinacao de Sistema deAllrnentacao e Enchimento

A/enio Wagner de Freitas

tteune2011

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2011. SENAI. Departamento Regional de Minas Gerais

SENAI/MGCENTRO TECNOLOGICO DE FUNDI9AO MARCELINO CORRADI_ . '

Ficha Cata/ografica

F866d FREITAS, Alento Wagner de.Deterrnlnacao de sistema de alimentacao e enchimento. /Alenlo Wagner de Freitas. -Itauna: SENAI I CETEF, 2011.65p., il.

1. Sistema de alimentacao I. Titulo.

CDU: 621.746.42

SENAIServico Nacional de AprendizagemIndustrialDepartamento Regional de MinasGeraisFIEMG

Centro Tecno/6gico de Fundi~aoMarcelino CorradiRua Lilia Antunes, 99 - Bairro SantoAntonio35680-270 - ltauna - MGNIT (Biblioteca) - 373249-2416Fone: 37 3249-2400 (Geral)

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. . . . . .~. . . . .~. . . . . -. . . .- - -

11.11..21.2.1

1.2.21.2.31.31.41.51.5.11.5.21.5.31.5.3.11.5.3.1.11.5.3.1.21..5.3.1.31.5.3.1.41.5.3.1.51.5.3.21.5.3.3" " 1.5.3.41.5.3.52 .2.12.2

SumarloApresentacao 08Sistema de Allmentaeao ::_;#A5:j11L.aft7Qualidade de uma pecaRechupe

090909

Tipos de contracao de uma liga rnetallca durante solidificacao e 10restriamentoMovirnentacao das paredes dos moldes de areia 11Consequencias da rnovlmentacao das paredes do molde 12Mecanismo de formacao de rechupe 12lnfluencia da forma da peca na forma do rechupe 17Massalotes 20ConceitoTlpos de massalotesDimensionamento dos massalotesRegra dos massalotesCalculo do m6duloDivisao dos m6dulosF6rmulas simpl.ificadasBolos de areia OU machos sobreaquecidosJung6esCalculos dos massalotesRegra da contracaoRegra da zona de ayaoAumento progressivo da espessura

2022

2323232426272832343741

Sistema de Enchimento 4141eneralidades

Conslderacoes relativas ao modo de solldlftcacao e do grau de 42

- ,_

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___- --------

oxidacao das ligas2 . 3 Consideracoes relativas a forma da peca 452.4 Consideracoes relativas a resistencia do moJde 4 72 . 5 Funil e bacia de vazamento 4 82,6 Pe do canal de descida 5 02 . 7 Calculo do canal de descida 5 22 . 7 , 1 Lei da conservacao da energia 5 32 . 7 . 2 Altura metalostatica (H) 5 42 . 7 . 3 Perda de carga (8) 5 62 , 7 . 4 Tempo de enchimento (T) 592 , 7 , 5 Calculo do diarnetrodo canal de descida 6 22 . 7 . 6 Calculo do canal de dlstribulcao 6 22 . 7 . 7 Calculo do canal de ataque 6 4

3 Referencias Bibliogr8ficas 65

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~~. . . . .. . . . . . .. . . - . 1. . . . . .

Prefacio

"Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade doconhecimento".

Peter Drucker

o ingresso na saciedade da informacao exige rnudancas profundas em todos aspenis proftssicnais, especialrnente naqueles diretamente envolvidos na procucao,coleta, disserninacao e usa da informacao.o SENAI, maior rede privada de educacao profissional do pais, sa be dlsso, e.consciente do seu papel formativo ,educa 0 trabalhador sob a eqide do conceito dacornpetencia:" formar 0 profissional com responsabilidade no processoprodutivo, com iniciativa na resolur;ao de problemas, com conheclmentostecnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorism0 econsciencte da necessidade de educat;ao continuada."Vivemos numa sociedade da inforrnacao. 0 conhecimento, na sua area tecnol6gica,arnplla-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualizacao se faz necessaria.Para 0 SENAI, cuidar do seu acervo bibliografico, da sua infovia, da conexao desuas escolasa rede mundial de informacoes - internet- e tao importante quantbzelar pela producao de material didatico.Isto porque, nos embates clarios, instrutores e alunos, nas diversas oficinas elaborat6rios do SENAI, fazem com que as inforrnacoes, contidas nos materiaisdldatlcos, tomem sentido e se concretizern em multiples conhecimentos .o SENAI deseja, par meio dos diversos materials dldaticos, aqucar a suacuriosidade, responder as suas demandas de lnforrnacoes e construir links entre asdiversos conhecimentos, tao lmportantes para sua formacao continuada !

Gerencia de Educsceo Profissional

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Apressntacao

o sistema de alirnentacao e enchlrnento e urn dos fatores determinantes para aobtencao de uma peca isenta de defeitos devido ao seu processo de fabricacao,

Nesta apostila, 0 conteudo tratado refere-se, de uma maneira simples e objetiva, decomo calcular e dimensionar 0 sistema de canais e massalotes. Reline inforrnacossde varies autores, buscando um entendimento referentes os calculos necessariespara 0 projeto de uma determinada peca,

, II

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'.,-di. . . ..---,

. I

1 Sistema de Alimentacao

1.1 Qualidade de uma PecaE muito importante definir as condicoes de recepcao de uma peca, pois a escolha dosistema de allmentacao rnais adequado depende dos resultados que se desejaobter. A perfeita sanidade de todas as partes de uma peca 6 dispendiosa e nemsernpre 6 necessaria para sua utilizacao,

Compreende-se que uma peca utilizada em um motor tem uma maior exiqencla secornparada a um contra peso, portanto, na maioria das vezes, a estrita aplicacao dasregras de deterrnlnacao dos sistemas de alirnentacao deve-se limitar as condicoesde utilizacao das pecas. E muito importante, para 0 fundidor, determinar junto aoclients a definicao de qualidade da peca, seu grau de exiqencla e condicao e derecepcao .

II

I ~I

I

1.2 Rechupe

Rechupe e urn defeito decorrente do processo de fundicao, lsto 6 ., a peca apresentacavidades consequentes da contracao volurnetrica da liga metalica durante 0 seuresfriarnento e solldiflcacao.

A Figura 1 mostra formas tiplcas que os rechupes assumem nas pecas fundidas.

Ii

Rechupeconcentrado

abertoRechupe de

anguloRechupe de

machoRechupeconcentradointerno

1.

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. ' 7 1:' ' " ., -Rechupe disperso

internoRechupe

axialFigura 1: Tipos de rechupes encontrados em pecas fundidas

Fonte: FONSECA, 2007, p. 43

Os rechupes apresentam-se como vazios no interior da peca au de forma aberta nasuperficie. Sua superffcie e normalmente rugosa, devido a interrupcao docrescimento das dendritas, podendo ser concentrados ou disperses, localizados em"'egioes da peca que solidificam par ultimo, ou seja, nos pontos mais aquecidosdenominados de pontos quentes.

1.2.1 Tipos de Contreceo de uma Uga Met8lica Durante Sotiditiceceo e Resfriamenlo

A partir do momento em que a liga rnetalica e vazada no molde, inicia-se atransmissao de calor para as paredes do molde iniciando seu processo desolldflcacao no qual sofre as seguintes varlacoes de volume: Contracao liquida; Contracao durante a soltdificacao: Contracao no estado solido.

Contracao desolidificacao

Contracaosalidaontracao liquida

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v ' .. ----...._--< ....~", .. : - - -- __ .- 'l'> ,--.~ .'.::.;'-",' ----...~.~~t.: i = - - _ - ~ " , , ' , ::. . . . , ---(_:,'--_ -Figura 2: Variacoes de volume do metalliquido durante processo de solidjfica~ e

resfriamento no molde

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As variacoes de volume, devido contracao llquida e solidlficacao. sao compensadaspela adicao de metal llquldo proveniente do massalote. Para determinadas ligas,como ferras fundidos cinzentos que podem apresentar um aumento de volumedevido uma expansac gratitica durante a solidiflcacao, para efeilo de alimentacao econsiderado apenas a contracao liqulda, A contra gao no estado s61ido nao intervemna formacao de rechupe, esta deve ser compensada aumentando as dlrnensoes do.modelo.

1.2.2 Movimentac;ao das Paredes dos Mo/des de Areia

Todos os moldes em areia estao sujeitos a deformar-se sob acao de uma forcaexercida pelo metal liquido. As camadas superficiais da areia se dilatam tendo comoresultado uma alteracao significativa nas dirnensoes do molde. No caso dos moldesnao rigidos esta rnovimentacao se efetua em direcao ao exterior, tendo comoresultado urn inchamento da peca. Ja nos moldes rigidos a movirnentacao e nosentido do interior, isto e, as paredes se deformam para dentro das cavidades domolde a medida que a liga se contrai, porem pouco perceptlvel no resultado da pecafinal.

"

Molde naorigido

Figura 03.: Deformacao do molde conseqOente da rnovirnentacao das paredes.A - molde nao rfgido B - molde rigido~~ ..~~ ..--~~-.~~

/.;.Volume final do molde Volume inicial domolde

Molderigido

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1.3 Mecanismo de Formacao de Rechupe

1.2.3 Consequencles da Movimentac;ao des Paredes do Mo/de

Dependendo da rigidez dos rnoldes a movimentacao das paredes se da em dlrecoesdiferentes, portanto, esta situacao acarreta asseguintes consequencias:

Nos moldes nao rigidos: 0 volume da contracao aumenta; A massa da peca aumenta; As tolerancias dimensionais sao prejudicadas., ha urn aumento acentuado das

dimensces da peca: Ocorre defeito de inchamento.

- Nos moldes rfgidos: 0 volume da contracao diminui; As toleranclas dimensionais sao menos prejudicadas ..

Tomando como exemplo a peca da figura abaixo, pode-se analisar 0 mecanisme deformacao do rechupe.

Figura 5: Peca rnacicaFonte: SENAI / DR MG, 1987a,. p 15

Oepois do vazamento forma-se progressivamente no molde uma casca de metals61ido cuja espessura varia per efeitos dos anqulos.

No instante t1 a casca e delimltada pela isoterma T1 (Figura 6a) .. No instante t2 aespessura da casca aumentou e esta dellrnitada pela isoterma T2 (Figura 6b).

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Isotenna TIlsoterma ' 1 ' 2

(a) (b)Figura 6: Casca de metal s6lido cuja espessura varia em funcao da forma da peca

Fonte: SENAI/DR MG, 1987a, p 15

Chega-se um determinado momento em que a parte fina da peca termina suasolidificacao, isolando um volume V de metal liquido (Figura 7a). Este volumecontinua a solidificar e nao podendo receber metal liquido para compensar essacontracao, forma-se 0 vazio (Figura 7b).

Isotenna T4Isotenna T3

Vazto

Metalliquido

a bFigura 7: Volume de Ifquido isolado e consequents formacao de um vazio.

Fonte: SENAI/DR MG, 1987a, p 16

Ap6s final da solidlficacao, devido a falta de liquido, a rechupe e formado.

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Rechupe

Figura 8: Pe

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A Figura 11 mastra outros tipos de rechupes que padem ser formados em funcao domodo de solidificacao.

Rechupeconcentrado interne

Microrrechupes axiais

A

Rechupeconcentrado aberto

Rechupesdispersos

BFigura 11: Formas diferentes de rechupe devido aos diferentes tipos de frentes de

solidiflcacaoFonte: SENAI! DR MG,.1987a, p 23

Os quadros a seguir mostram uma relacao de ligas com 0 intervale e modo desolidlflcacao e a tendencia a defeito.

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Quadro 1: Intervale e modo de solidificacao e tendencia a defeito

LIGAS Intervalo de Modo de Solidifica~ao Tendencla asolidificacao defeitoc -

-Ago 0,1 O

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Quadro 2: Intervalo e modo de solidiflcacao e tendcncia.a defeito

LIGAS Intervalo de Modo de Solidifica~ao Tendencla asolldificacao c defeitoAluminio Puro 99,99% 98%

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A Figura 13 representa 0 formato dos rechupes, ap6s vazamento utilizando uma Iigacuja solidificacao se processa por camadas finas.

Rechupe concentrado

Figura 13: Peca vazada com liga que solidifica por camadas finas, apresentandorechupe concentrado e rechupe axial.

Fonte: FONSECA, 2007, P 51

No caso da Figura 14 a peca e a mesma, porern vazada com uma I;ga que solidificaper camadas espessas, nesta situacao os rechupes tem um formato disperso.

placa

Figura 12: Pontos quentesFonte: FONSECA, 2007, P 51

Rechupe axial

jun~ao

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> -, .

/Rechupes disperses eMicrorrechupes

Figura 14: Peca vazada com liga que solidifica por carnadas espessas,apresentando rechupes disperses e Microrrechupes.

Fonte: FONSECA, 2007, P 51

Observa-se que nas pecas vazadas com ligas que solidificam por camadas finas osrechupes sao concentrados com formas definidas pelasisotermas as quaisdependem da forma da peca devido a concentracao ou nao de calor. Nas pecasvazadas com liga que solidifica por camadas espessas os rechupes sao dlspersos,sem forma definida, porern localizados em portas cuja forma da peca promove umaconcentracao de calor .

Nas ligas que solidificam por carnadas espessas 0 metal liquido tem dificuldade defluir entre as dendritas a partir do momenta que se forma uma casca s6lida, poiscessa a atuacao da pressao atmosterlca.

A pressao rnetalostatica naoe suficiente para fazer 0 metal Iiquido f1uir entre asdendritas. Em consequencia surgem rechupes dispersos e microrechupes.

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Dificuldade de 0metal fluir entre asdendritas quando cessa a atuacao da

pressao atmosferica

Rechupes dispersos emicrorrechupes

Figura 15: Formacao de rechupes dispersos e rnicrorrechupes devido a falta depressao atrnosferica.

Fonte: SENAII DR MG, 1987a, p 33

1.5 Massalotes

1.5. 1 Conceiio

Reserva de metal Ifquido que tern objetivo cornpensar a contracao liquida e derechupe na peca, A Figura 16 representa urna peca com urn rechupe, e a Figura 17representa a mesma peca sem defeito, quando se utiliza urn massalote, 0 qual sera.eliminado no momento do acabamento de peca,

Figura 16: Peca apresentando defeito de rechupeFonte: SENAII DR MG, 1987a, p 11

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o. "':. ~' -_ - Q..

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Figura 17: Peca com massalote isenta de rechupeFonte: SENAII DR MG, 1987a, p 11

Como as pecas de fundicao nem sempre tem uma forma simples, a prevencao dodefeito rechupe nao e tao elementar que somente. a

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4. Deve atuar com pressao maxima, istoe, deve estar constantemente sob 0efeito da pressac atmosferica:

5. Deve ter urn peso minima relativo ao peso da paca sem perder a sua eflciencla,para maier economia de materiale facllitar a sua rernocao quando doacabarnento da peca.

1.5.2 Tipos de Massa/otes

As figuras a seguir ilustram os tipos de massalotes mais comuns utilizados.Jf"rI '(,..~ ~1 r -' . r J ' f ' lJ ~e)~ ~ . .P y"/'1l

/VA.:> ~~X{l /.. 0 _"""",'I\L. ( JASSA .A - f'''....G . . - ,N\.A yo ....,-.ft~.~'1J.o\e(.~salote dlreto aberto (b) Massalote direto cego ou fechado

(c) Massalote lateral aberto (d) Massalote lateral cega oufechado

Figura 17.: Tlpos de massalotes

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1.5.3 Dimensionamenlo dos Massa/otes

Para 0 dimensionamento dos massalotes sao empregadas tres regras basicas: Regra dos Modules; Regra da contracao ; Regra da zona de Acao,

1.5.3.1 Regra dos Modulos

Esta regra nos permite atribuir dimensoes ao massalote a ser eolocado no "pontoquente" da peca.

Ponto quente e a expressao usada para definir, atraves da analise qualitatlva equantitativa, a eomportamento de solidificacao da peca, ou seja, aquela parte quesolidificara por ultimo. Para tal analise, e feita a divlsao da peca em partes distintas,atraves de regras especffieas, como a dlvisao em s61idos geometri:cos, efeitos deextremidades e juncoes, Apes a dlvisao da peca em partes e caleulado 0Modulo deSolldificacao, utilizando a relacao apresentada abaixo:

1.5.3.1.1 Ceiculo do Modulo

Considerando uma peca na qual 0 resfriamento e realizado atraves da transrnissaode calor para as paredes do molde, podemosafirmar que quanta maior for 0 volumee menor a area de resfriamento, maior sera 0 tempo de solidlflcacao. portanto maioro modulo. A quantidade de calor desprendida pelo metal ate coneluir suasolidificacao e prcporcional ao volume "V" e a area de resfriamento"S" segundo aformula:

VM=- emSonde:M = ModuloV = volume do metallfquido (crrr');

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) .

1.5.3.1.2 Diviseo dos M6dulos

S = Superffcie de troca de calor (ern")Portanto, rnoduloe uma razao de proporcionalidade ao tempo de solidificacao,Obs: de maneira geral, a unidade de modulo e 0 centimetre (em)

Uma peca pode ser dividida em s6lidos geometricos conhecidos. Conhecer 0modulode cada um dos solidos que a constitui e uma necessidade para se fazer a analisetermica, Para determinar 0 modulo de resfriamento e necessario calcular a relacaoV I S, lembrando que V e 0 volume da peca e S a superflcie que contrioul para 0resfriamento.

Numa peca os s6lidos qeometricos estao justapostos, por isso, existe reqiao cujasuperfieie nao contribui para 0 resfriamento. A dlvisao de modules oeorre quando auma rnudanca de espessura da peca, apes raios ou chanfros.

A Figura 18 demonstra exemplo de uma peca eonstitufda por solldos qeometricos.

Figura 18: Peca constituida de trss solldos qeometrlcos E1, E2 e E3

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Assim 0m6dulo de cada um dos elementos sera:

Elemento E1:

ME = 9,0 x 4,0 x 15,0 => ME = 123 emI (4 ,Ox9,O)x2+(9,Ox15)x2+(15,Ox4,O)+(15x2,S) I'

i

Elemento E2 :

Areq qve nootroca calor

ME. = 15,0 x 6,0 x 1,5 . ME = 0 68o ( ) ( ) => 2 ' emb IS ,O x 6,0 x 2 + 6,0 x 1,5 x 2

J

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- 7,O xlS ,O x4,O . ME =116ME3 - ( ). (.. ) ( ) (. ) = :> s , em7,OxlS,O.x2+ 7,Ox4,Q x2+ lS ,O x4,O + 15,Ox2,5

Portanto, de acordo com esta analise terrnlca, 0 processo de solidificacao ocorrerada seguinte maneira:

0 elemento E2 solidificara primeiro isolando 0 metal liquido nos elementos E1

Existem algumas formas qeometricas, como mostrado na figura 19, onde 0modulo ecalculado atraves de formulas simphficadas.

0 elemento E3 solidificara em seguida; 0 elemento E1 solidificara por ultimo.

1.5.3.1.3 Formulas Simp/ificadas

ePlaca Infinita = -:-2dEsfera =-6

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r:u ; - O' l ) V \ tf' (0 \t _ S axbPeca de Re voluciio = - = ( )P 2 a +bonde:d = dlarnetro da esferaa = aresta do cubae = espessura de placa infinitaS = area de secao do anelP = peri metro de secao do aneld = Diarnetro do cilindro

dCilindro Infinite =-4

1.5.3.1.4 Bofos de Areia ou Machos Sobreaquecidos

As superficies parcial mente mergulhadas no metal liquido devem ser avaliadaslevando-se em conta 0 grau de participacao que tem no processo de resfriamento.Em consequencla, 0 modulo da peca deve ser reajustado por um coeficiente decorrecao C D encontrado no abaco da Figura 20, que apresenta valores para correcaodestes modules que e em funcao da relacao entre espessura ou dtarnetro do machoe a espessura de metal.

0) f dIe onde:d =espessura ou diarnetro do machoe = espessura do metal que envolve 0 macho

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1.5.3.1.5 Juncoe

I " . . . I . . d er I "t' -"IPLACAS OUPLAS

< ?001 1,5t l.,'v

~. .< >,-,O,~

Q

CILINORO SFERA

. .Relo~oo ~

Figura 20: Abaco para deterrninacao de vaJores de "ro" em pecas com machoFonte: SENAI / DR MG, 1987c, P 28

FreqOentemente, as formas das pecas fundidas sao cornpostas de placasinterligadas, chamadas de juncoes, As formas mais tipicas que estas juncoes podemassumir sao apresentadas na Figura 21.

L

Figura 21 :Formas tipicas que as juncoes podem assumirFonte: SENAI / DR MG, 1987c, P 29

= - - . . . . . . . . . . . . . .

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A juncao pode ou nao constituir um ponto quente segundo 0 efelto terrnico de urnaplaca sobre a outra. No exemplo da Figura 22, uma das parede vai dirninuindo deespessura, portanto, ela corneca a agir como aleta resfriadora e 0 modulo na iuncaocomec;:a a cairo

As juncoes podem entao assumir as seguintes situacoes: serem urn ponto quente,ponto neutro, au urn ponto resfriado.

e-onto quente Ponto quente Ponto quenteFigura 22: lnfluencla da diminuicao da espessura da parede

da juncao na posicao do ponto quente.Fonte: FONSECA, 2007, p 70

o modulo da juncao e calculado com a seguinte f6rmula:

MJ = modulo de juncaoM E = modulo da maior espessura que forma a [uncaoW1= coeficiente de forma consequents do tipo de juncaoW 2= coeficlente de forma consequents do raio da juncao,Para se determinar 0 valor de w 1, faz-se a relacao e/E onde 0 valor encontrado etransferido para 0 qraflco da Figura 23.

Para se determinar 0 valor de w 2. faz-se a relacao r /E onde 0 valor encontrado etransferido para 0 qrafico da Figura 24.

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1,101 8" '"! 1,08. .. .- 3 1,06c : 1,04~-~-. 1,020(J

Figura 23: Valores de w 1 em funcao da relacao entre as espessuras das placasFonte: DEVAUX, 1984c, p 18

I/V

LV---_-- 1-- /"V".JI"V~V_ _ . . . . .- -0,2 0,4 0,6 0,8 1,2 1,4 1,6 1.8 2Rela~aot

Figura 24: Valores de w 2 em tuncao da relacao entre 0 raio e a maior espessuraFonte: SENAII DR MG, 1987c, p 31~~-.~~~~~~~~~~

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. . . . '~'

As juncoes estao constltuldas por placas infinitas, que e toda parte de uma placaque nao esta sujeita ao efeito de extremidade (Figura 25)

Efeito Extremidadet---- ... . . , . . _ - - - APlaca Infinita

Figura 25.: Deflnicao de placa infin.itaFonte: FONSECA, 2007, p 74

Nestas condlcoes, precisamos verificar se em determinadas situacoes uma reqlaoda peca constitui ou nao urna juncao. (Figura 26).

(a) (b)y

Place infinita

I II

Y >2,0 e(E juncao)(Nao e juncao)

Figura 26: Exemplo de partes de peea que podem ou nao ser juncaoFonte: FONSECA, 2007, P 74

o exemplo da Figura 26a nao constitui uma juncao, e asituacao da Figura 16b trata-se de lima juncao.

o valor 2,0 e, re~erente ao efeito da extremidade, que e urn valor de referencia.Assim as condicoes Ilrnltes para determlnar uma juncao em "L" sao as seguintes:

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,r,.

Y < 2 e -+ nao constitui uma juncaoY> 3 e -+ constitui uma juncao

Quando 2 s; Y s; 3 e, considera-se uma juncao, trabalh.ando-se da seguinte forma:.calcula-se 0 modulo da placa em questao (2 s y s; 3e) transforma-se a placa em questao em placa equivalente infinita:

e':= Me x.2e':= espessura da placa equivalente infinitaMe :=modulo da placa em questao

Encontram-se os valores de w 1 e w 2 levando-se em conta a espessura da placaequivalente infinita.

1.5,3.2 Celculo do Massa/etes

Apos a escolha do tipo de massalote a ser usado, e feito 0 seu dimensionamento,levando-se em conta queeste deve solidificar-se depois que a peca ou que deve termaior m6dulo de solidificacao. Portanto 0 seu dimensionamento e feito atraves deformulas especfficas para cada tipo de massalote,

Massalote Direto Aberto:j lG s .-""'""c F < 'v

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Massalote Direto c e 9 0 4Mm=i Mp x kDm=4,5 x MmHm=1,5xDmLm=0,4 a 0,7 x DmVm= 1,047 x Dm3

Massalote Lateral Aberto:Mm= i Mp x k ;Dm=4,OxMmHm = 1 ,5 a 2 ,Ox DmLm = 0,314 x Dm2 (rnassalote com ataque)Lm = 0,471 x Dm2 (massalote sern ataque)TT 1r 2rm=-Dm x (Dm+ 3Hm)12

Massalote Lateral Cego:N[m=MpxkDm=4,56xMmHm=1,5xDmLm =0,314 x Dm2 (rnassalote com ataque)Lm = 0,471 x Dm2 (massalote sem ataque)Vm ~ 1,309 x Dm3

o quadro abaixo apresenta os valores para Kern f~mcao do tipo de massalote, daHgae do uso ou nab de produtos exotermicos.

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Quadro 3: Valores de eoefieientes KTipo de Massalote KCaso Geral 1,2

1,1assalote com ataque

Massalotes para Pecas em Fe vazadas em moldes rfgidos comluvas

Nota: Dados adaptadosFonte: SENAI / DR MG, 1987c, p 53

1.5.3.3 Regra da Contreciio

Esta regra avalia se o(s) massalote(s) dimensionado(s) tem volume de metalsufieiente para compensar a contracao volurnetrica da peca ou parte da peca queesta sendo alimentada. Assim 0 volume do massalote deve atender a segu_.i"-.:n.;.:te~~."t ,..,......~A!.-O"

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Quadr 04: Coeficienle de eficiencia do massa,otf?Tipo de Massalote ~ K'Massalotes comuns 6Massalotes aquecidos pelo ataque 5Massalotes cobertos com luvas e/ou p6 exoterrnico 4Massalotes em molde rfgidos de pegas de ferro 3fundido cinzentoNota: Oados adaptadosFonte: SENAI / DR MG, 1987c, p 56

Os quadros a seguir,. apresentam valores para taxa de contracao volumetrica (r) emfuncao do tipo de liga, do sobreaquecimento do metal e tipo de moldes no caso dosferros fundidos. 0 sobreaquecimento e a diterenca entre a temperatura devazamento da liga e a do liquidus.

Quadro 5: Valorcs para taxa de contracao vOlumetrica9ara dlversas ligasSobreaquecimento Sobreaquecimentoacima do liquidus acima do liquidus

Tipo de lig.a 50C 150C Tipo de liga 50C 150Cr r r r

Bronze 0;04 0,045 AI Si (10%

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Quadro 6: Valores para taxa de contracao volumetrica " r" para Ferros FundidoCinzento e Nodular

Sobreaquecimento acima do liquidus

50 D C 150 D CTipa de liga Ceq

% Molde Malde Naa Malde Molde NaoRigido rrgido Rrgido rigidor r r r

Fe Nao inoculado> 4,1 0,005 0,04 0,01 0,05

Fe Inoculado > 4,1 0,005 0,05 0,01 0,06Fe Inoculado 3,8a4,1 0,01 0,05 0,02 0,06Fe Inoculado < 3,8 0,02 0,05 0,03 0,06

-- FoFo Nodular > 4,3 0,025 0.,06 a 0,08 0,03 0,08 a 0,10Fonte: SENAI / DR MG, 1987c, P 59

Volume da Cavidade (Vc)

Como 0 volume da cavidadedo molde e maior que 0 volume da peca s6lida, nomomento de verificar a suflciencia do volume do massalote, e necessarioestabelecer uma correcao. Para encontrar este fator de correcao, dividi-se adensidade s61ida pela densidade Ifquida do material a ser fundido.

Este volume corrigido e encontrado empregando a seguinte relacao: :~

dsVc= VpX-, onde:dq

Vc = volume da cavidade:ds = densidade do metal solido;dq = densidade do metal liquido.

o quadro a seguir, apresenta valores para ds, dq e da relacao ds/dq

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Quadro 7: Valores de ds, dq e da relacao ds/dqLiga Metalica ds (kg/dmj) dq (kq/drrr') ds/dqAyo 7,8 6 , 8 1,147Ferro Fundido 7,3 6 , 9 1,058Bronze 8 , 9 7,8 1,141l.atao 8,4 7,5 1,120Cobre 8 , 9 8,4 1,060Cupro-aluminio 7,7 6,7 1,149Ligas de alumfnio 2,7 2,37 1,139

Fonte: SENAI / DR MG, 1987c, p 60

1.5.3.4 Regra da Zona de A980 f1o gradiente terrnlco gerado pelos massalotes, centros terrnicos, pelo efeitoextremidade e pelos resfriadores podem fazer com que as isotermas assumamformas .conicas, formando 0 chamado cone de solidiflcacao (Figura 27), 0 quepermite obter uma solidnicacao dirigida para 0 massalote ou outro ponto quente.Poram existem distancias, ou seja, limites para este efeito que sao chamadas zonade acao do massalote ou distancia de alirnentacao.

A Figura 28 mostra um massalote colocado sobre uma placa de dimens5es infinitas.

Isotermasparalelas

Isotermas em forma de cone"Cone de solldincacao"

Figura 27: Fechamento das isotermas

.'

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L

I Om aFigura 28: Zona deacao do rnassalote representado pelo raio de acao L

Fonte: SENAI / DR MG, 1987d, P 25

A zona de a

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l' 2A

L~ A + E

L=2 (A+E+E ' J

Figura 30: Nomenclatura empregada para determinacao da zonade acao dos massalotes

Fonte: SENAI / DR MG, 1987d, P 25

Os valores de A, A + E e A + E + E', sao obtidos experimentalmente e dependern dograu de qualidade exigido, do tlpo de metal e da forma da peca,Como regra geral podemos utilizar os va[ores da tabelas a seguir para determinar 0alcance dos massalotes, ou a dlstancla que 0 metal liquido deve percorrer paraalimentar a peca ou parte desta:

Quadro 8: Aces, Ferros Fundidos Brancos, Ligas de AI e Ligas de CobreAlcance ou Zona de A~ao

Tlpo de Peca A A+E A+E+E'Placas 2e 4,5 e 4,5 e + 50 mmBarras 2e 30;; 30 F e + ee = espessura da pec;;aFonte: FONSECA, 2007, p 124

Barras --) primas de secao quadrada, circular au poligonal regular;

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65 '"707580

20 ~~, 15 1001050

J;,~

Placas --- ' t primas de secao retangular cuja largura e maior ou igual a cinco vezesa espessura

Nos casos de ferros fundidos de grafita lamelar e ferros fundidos de grafitaesferoidal, a zona de acao e indeterminada ou indefinida, on de a numero demassalotes e calculado apenas levando em conslderacao a contracao volumetrica.

1.5.3.5 Autnento Prcqressivo da Espessura

Em alguns casos, utilizam-se valores de sabre metal para obter um aumentoproqressivo de espessura para paredes verticais obtendo assim uma alimentacaoinfinita, pais as isotermas de solidiflcacao nao poderao mais se fechar paralelas.Este acrescirno de espessura e determinado com 0 auxllio do diagrama da Figura 31e do tracado da Figura 3 2 e .

100 r-------,----95e9 0 l---+---+--~+--T~~"+----t_,..,:.._j,--l85 35

4080 - -t-:;.."---.::;~75l----------+r~L-vL~~~~70 _- - T O ..65 r-----~~---+---~,,_~

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000Alluro do pa"de em mm eL'S T

Figura 31: Diagrama para aumento de espessuraFonte: SENAII DR MG, 1987c, P 52

Figura 32:Tra

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2 Sistema de Enchimento

2.1 Generalidades

a sistema de canais e um conjunto de dutos que permite preencher a cavidade domolde com a quantidade necessaria de metal liquido, a. uma temperatura definida eum tempo determinado, a fim de se conseguir uma peca completa sem defeitosrelacionados ao seu enchimento. Este sistema e composto pelo funil, canal dedescida, canal de distrlbuicao e canal de ataque, conforme demonstrado na Figura33.

"doc a n o l le descida

Figura 33: Sistema de enchimento

I 0 sistema de enchimento tern as seguintes funcoes:I. Reduzir a turbulencia do f1uxo do metal; Evitar a formacao de reqloes de baixa pressao:

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Controlar a veloddadedo fluxo do metal; Assegurar 0 tempo de enchimento estipulado; Criar gradientes terrnicos para facilitar a allrnentacao da peca,

2.2 Ccnslderacoes Relativas ao Modo de Solidificac;ao e do Grau deOxidac;ao das Ligas

o quadro abaixo resume as quatro grupos baslcos de sistema de enchimento emrelacao ao modo de solidificacao e do grau de oxidabilidade das ligas, e apresentarecomsndacoes para concepcao do sistema de enchimento.

Ouadro 9: Grupos basicos de sistemas de enchimento e recornendacoes para Qenchimento.;~;,:~:~~:~Camadas Finas Camadas Espessase

Grupo I Grupo IILigas pouco Oxidaveis Ataque no massalote na Ataque na parte fina

parte superior da peca superior da peca Enchimento lento Enchimento rapido Pequena Velocidade Velocidade Normal

Grupo III Grupe IVLigas muito Oxidaveis Ataque no rnassalote na Ataque na parte tina

parte inferior da peca inferior da peca Enchimento lento Enchimento rapldo. . Pequena Velocidade Pequena Velocidade

Nota: Dados alteradosFonte: SENAI / DR MG,1987b, P 13

A partir das consideracoes apresentadas no Quadro9 identifica-se quatro sistemasbaslcos de enchimento cujas caracterfsticas sao apresentadas nas Figuras 34, 35,36 e 37.

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Sistema 1

Solidificacao dirigida para 0massalote; Ataque no massalote; Enchimento lento por cima; Escalonamento convergente. Metais com solidificacao por camadas finas; Metais pouco oxidaveis no estado liquido;

Exemplos: Figura 34: Sistema basico de enchimento 1

Ago com 0,1 < C < 0,3% Ferro fundido GL com 3,8 < Ce < 4,3% Ferro fundido GE, pecas de pequena altura

Sistema 2

Ataque na peca solidificacao uniforme; Utilizacao de luvas exotermicas: Enchimento par cima, ataques nas partes finas; Escalonamento convergente; Metals com solldiflcacao por camadas espessa Metais pouco oxidaveis no estado liquido.

Exemplos:Figura 35: Sistema basico de enchimento 2

Ar:;o com C > 0,3% Ago com 11 a 14% MN Ferro fundido GL com Ce < 3,8 au Ce > 4,3 Ferro fundido GE, pecas de pequena altura Ferro fundido branco Bronze

-,

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Metais muito oxidaveis no estado HqUido.i, c

Sistema 3

Solidifica9ao dirigida para 0 rnassalote: Ataque no massalote Enchimento par baixo;iI Velocidade reduzida nos ataques; Escalonarnento divergente . Metais com solidificacao por camadas finas; Metals multo oxldaveis no estado llquido.

Exemplos:

Ayos com 12 a 14% Cr Ferros fundidos GL Ferro fundido GE Cupro - Alumfnio com AI < 10% Liga de alumfnio com 13% Si l.atao de alta resistencta

Sistema 4

Utillzacao de luvas exotermicas: Ataque na peca com sotldificacao uniforme; Enchimento rapido par baixo; VeloCidade reduzida nos ataque; Escalonamento divergente. Metais com sofidificacao par camadas espessa

Exernplos: Acos com Cr > 30%;

Figura 36: Sistema basico de enchimento 3

Figura 37: Sistema baslco de enchimento 4

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"'

Ferro fundido GE, no caso de pecas de grande altura; Ligas de aluminio (exceto as com 13% Si); Ligas de rnaqnesio.

Observaccss:

a) No caso dos metais muito oxidaveis no estado Ifquido, 0 vazamento par cimadeve ser evitado. Os metals pouco oxidavels, que norrnalrnente sao vazados porcima, podem tarnbem ser vazado por baixo, particularmente nos sequintes casos: pecas de formas complexas; pec;:asde grande altura; pecas com conjunto de machos lnstavels ou fraqels.

b) Os metais com solidificacao por camadas finas podem ser vazados utilizando-seas sistemas 2 au 4 quando a espessura da peca e pequena e uniforme.c) Os metais com solidiflcacao par camadas espessas podem ser vazadosutilizando-se os sistemas 1 ou 3 quando for possivel dirigir a solidiflcacao comelevado gradiente de temperatura. Neste caso, recamenda-se a utillzacao deresfriadores,

2.3 Conslderaccee Relativas a Forma da PecaNo caso das pecas finas de forma muito extensa, tipo placas, vazadas em posicaohorizontal, recomenda-se colocar as ataques ao longo de um ou dois lados maiores,de tal maneira que 0 percurso do metal na peca seja 0mais curto posslvel.

No caso da peca fina da figura 6 de grande comprimento em relacao a largura, osataques sao colocados ao longo do maior lado. Observa-se que 0 nurnero deataques e maior para alimentar a parte A da peca, cujo volume e maior do que 0 daparte B.

45

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A mesma obsarvacao pede ser feita em relacao a peca da Figura 38', que tem daissistemas de canais devido a sua largura relativamente grande.

Figura 38a: Distribuicao de ataques em uma peca tina.

\ \ _ _ _ _ _ .RegiaoA~Figura 38b: Distribuicao de ataques em uma peca de grande largura.

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2.4 Conslderaeoes Relativas a Resistencia do Molde

A resistencia dos moldes a erosao pelo jato de metal tern seus limites, portanto,quando existe uma exposicao prolongada das paredes do molde as radiacoes dometal, durante 0 enchimento, podera ocorrer defeitos superficiais como erosao,penetracao rnetalica, escamas, dentre outros.

A maioria dos defeitos superficiais dos moldes e ocasionada antes que a pressao dometal seja estabelecida, isto e , antes que 0 molde seja completamente preenchido.Par exemplo: Os defeitos de superflcle na parte inferior do molde aparecem devidoas eros6es

oeasionadas pelo f1uxo e velocidade do metal liquldo quando 0 sistema deenchimento e do tipo convergente;

A formacao das escamas lnicia-se nas paredes, por eima do nivel do metal,muitas vezes antes do enchimento completo do molde;

Para evitar ou mini mizar estes problemas deenchimento, seguem asseguintesrecornendacoes: Escolher 0 tempo de enchimento rnals curto entre varies possiveis; Localizar os ataques de tal maneira que 0 enchimento das partes mais baixas da

cavidade seja real.izado raplda e simultaneamente; Projetar 0 sistema de eanais de maneira que as paredes horizontals superiores

da cavidade nao fiquem expostas por muito tempo ao efeito da radiacao db metalllquido.

A Figura 39 exemplifiea estes recornendacoes.

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~_,I

1 -i

, ~6.

.~I. ,

~ ~ _ ~ A I = ' _ _ 1_------~~-~- . . . . . . . .~~--Figura 39: Soluy6es para problemas relatives ao efeito na radlacao no molde.

Fonte: SENAI / DR MG, 1987b, p19

2.5 Funil e Bacia de Vazamento

o funil e a bacia de vazamento (Figuras 40 e 41) tern como objetivo facilitar aentrada de metal, no canal de descida. 0 funil e obtido cortando ou imprimindo ummodelo no molde, normalmente empregado para pequenos moldes e / au producaoem serie. A secao circular normalmente e mais empregada, porern esta formafavorece a formacao de turbilh5es e 0 arraste de ar para 0 interior do molde. A formade secao quadrada e preferfvel, porque reduz as projecoes de metal para fora dofunil e impede a formacao de turbilh6es, porern e menos utilizado devido suamoldacao ser possiveJ somente com a utllizacao de urn modelo.

Figura 40: FunilFonte: SENAI / DR MG, 1987b, P 22

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A bacia de vazamento e confeccionada separadamente do molde e colocada sabreo canal de descida em grandes moldes.

Figura 41: Bacia de vazamentoFonte: SENAI / DR MG, 1987b, p 23

A figura 42 propos um perfil de funil recomendado para moldacao manual, tendouma face plana onde deve ser direcionado 0 jato do metal. Para que naG hajaarraste de ar ou escoria, durante 0 vazamento, 0 funil ou bacia deve permanecercheio.

Figura 42: Funil recomendado para rnoldacao

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--,

~.,

, ., -

2.6 Pe do Canal de Descida

No pe do canal de descida, 0 metal tern a sua velocidade maxima e mudabruscamente de direcao, Quando 0 canal de descida e posicionado diretamentesobre 0 canal de distrlbulcao, ha formacao de turbljhoes e com isto um posslvelarraste de areia ear para 0 interior do molde pode ocorrer. Observa-se que 0 angulovivo provoca depressao ou contra pressao no sistema e turbulencia no f1uxo dellquido e que a presenca de um raio de concordancia lorna 0 sistema pressurizado esem turbulsncia. Toda rnudanca raplda de direcao leva a uma perturbacao do f1uxode metal, produzindo geralmente, urn movimento helicoidal desordenado em lugarde formar filetes de metal Ifquido paralelos ao eixo do canal. Quando estemovimento desordenado inicia no pe do canal de descida produz-se umamoditicacao da reparticao do metal entre os ataques, Para regularizar 0 fluxo demetal, deve-se dar ao canal uma forma ligeiramente convergente no pe do canal dedescida:Sd> Sc no caso do pe simples;Sd = secao do canal de descida;Sc secao a saida do pe do canal;Sd > SC1+ SC2+ . . . . no caso do pe com varies canals de distrlbulcao,A Figura 43 apresenta recornendacoes para 0 desenho em pe de canal simples.

se ;;:.-eSd . i i i t Sc

Figura 43: Recomendacoes para 0 desenho de urn pe de canal simples.Fonte: SENAI / DR MG, 1987b, P 31

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No caso de pes de canal para mais de um canal de distribuicao as recomendacoessao apresentadas na Figura 44.

r=d r =d S d ; i ! : : 2Sc

1,5 a 2d

Fig.57

r=dSd

Figura 44: Desenho dope de canal de descida para mais de um canal dedistrlbulcao.

Fonte: SENAII DR MG, 1987b, P 32

Em sltuacces em que se necessita canais de descida com grande altura, e preferiveldividi-Ios em varias partes para evitar turbulencla no pe do canal de descida. Estadivisao deve ser feita conforme as recornendacoes apresentadas na figura 45.

, ..

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100%

. . . -_ _ . . ,~~. . . , . .. . . ..,I . . ,

I

Figura 45: Recomendac_;:6espara divisao do canal de descida de grande altura.Fonte: SENAI I DR MG, 1987b, P 32

2.7 Calculo do Si.stema de Enchimento

Pademos afirmar tarnbern que Q = S x v ,ande:S = secao da area do canalv= velocidade de entrada do metal

Encher um molde e introduzir em sua cavidade urn volume de metal llquido em umdeterminado tempo para se conseguir uma peca fundida ..Portanto podemos afirmarque:V-=Q ,ande:TV = volume da cavidade de molde (peca + massalotes) ern"T = tempo sQ = vazao rn/s

Portanto:

~=Sxv = > S=~T vxT

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2 .7 . 1 Lei da Conservectio da Energia

Todo fluido em movimento possui energia cinetlca e energia potencial. Energia Cinetica e a quantidade de trabalho realizado sobre um objeto para tira-

10do repouso e coloca-lo a uma velocidade, ou seja, em movimento.2E =mxv

c 2

Energia Potencial e a energia que esta "armazenada", que pode a qualquermomento se manifestar ou ser usada.Quando um corpo se encontra em uma altura h ele possui uma energiadenominada de energia potencial gravitacional, que sera igual ao trabalho que 0eorpo realizara quando cairo Portanto,

Ep=mxgxh

Usando este conceito para um sistema de canais, conforme demonstrado na figura46, podemos afirmar que durante a queda, ou seja, ao vazamento do metal liquidono canal de descida, toda a energia potencial e transformada em energia cinetlca(desconsiderando 0 atrito).

h=h.-------.l~----,. 1 3 : : = 0EP=mgh

h=Ov=v EP=O6 : : : = t:l:l}i22

Figura 46: Energia cinetica e Energia Potencial

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'.~

E =E = = >. c mv' 2 2 2mghmgh=-- = = > 2mgh=mv = = > v = = = >2 m

v2 =2 g h = = > v = ~2 g hPortanto,. a velocidade de um corpo em queda livre e dada pela expressao ~2 g h ,

A altura metalotatica e definida entre a superficie de separacao e a caixa superior. Aaltura rnetalostatica e 0 pararnetro determinante do sistema de enchimento, pois eela que fornecera a energia necessaria para rnovimentacao do liquido dentro dacavidade do molde. 0 vazamento pode ser realizado de duas maneiras, como sesegue.

Figura 47: Altura rnetalostatica para enchimento par cima.Fonte: SENA I I DR MG, 1987c, P 80

onde:g = aceleracao dagravidade;h = altura.

E possivelafirmar entao que:

s=V x 1T ~2 x g x hVII= > S=-x--x-T J 2 i J h

2.7.2 Altura Meta/ostatica (H)

Enchimento por cima (Figura 47)

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:-'"-. . .

~~. . . .~, . . .. . . ... . . . .. . . . .. . . .. . . . .. . .. .

H = desnivel entre a superffcie do metal no funil e 0 ataque ou da secao de liga980do massalote, quando este for lateral.

JH = JH [ e m ] Enchimento per baixo (Figura 48)

~-.-----.,- -:c, -

Figura 48: Variacao da altura metalostatica durante 0 processode enchimento do molde.

Fonte: SENAII DR MG, 1987c, P 81

H = desnfvel entre a superflcle do metal. no funil e a superficie do metal na cavidade.Hi = desnfvel entre a superflcie do metal no funil e do ataque mais baixo.H f : : : c desnivel entre a superficie do metal no funJl e do ponte rnais alto da cavidadeda pega .A altura metalostatica diminui a medida em que ocorre 0 enchimento do molde .Portanto, a altura metalostatica varia de Hi (lnicio do enchimento) para Hf (fim doenchimento). Admite-se entao:

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I'

2.7.3 Perda de Carga (B)

No escbamento do metal liquido nos canals de enchimento no molde ocorre umaperda de carga per atrito, decorrenteda lnteracao do Ifquido com as paredes domolde. Existem tarnbern perdas locallzadas devido a mudanca de dlrecao do fluxo edas dimens6es das secoss dos canais, sendo que, quanto maior ou mais complexofor 0 canal maior sera esta perda. (Figura 49)

Figura 49 a: Sistema de enchiimento mais simples

Figura 49 b: Sistema de enchimento mais complexo

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Assim, surge a necessldade de urn fator de correcao "8" que aumenta a secao doscanais para manter a vazao constante. Assim:

Vc lIV e B r 'l~ Sd =~ x ~ .. x . Ir ~ Sd =2,26 x ~ x r;-; lmm- .T -..j2g -vh T -rnSd = Area da secao do canal de descida; [rnrrr"]Vc = L . volume dos massalotes + volume da cavidade da peca: [em"]T = tempo de enchimento; (Seg]B= coeficiente de perda de carga;~= altura metalostatica. Im]o valor de "B" e dado em funcao do tipo do canal a ser calculado, conforme figurasabaixo:

Sistema Padrao de Enchimento D - canal de distnouicao horizontal de secaouniforme com ataques perpendieulares.(Figura 50)Para este sistema recornenda-se utilizar as escalonamentos: 1.1.1 ou 1.2.1

n Ataques de seydototal So

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.I

:"

f

Tabela 1: Sistema Padrao de Enchimento D, apresentando os coeficientes de perdade carga BL em (em) ::;:0,4 100 180 300 400 500 700 10008 1,8 2,0 2,3 2,6 2,9 3,1 3,5 4,1

(+0,15) (+0,15) (+0,10) (+0,10) (+0,10) (+0,10) (+0,10) (+0,10)

Para determinar 0 coeficiente de vazao "8" calcula-se:

L = (Ld + hb)+ La + Le , onde:3L = comprimento do canal de destribuicao (cm);Ld+hb = altura da caixa superior;La = distancia do canal de descida ao primeiro ataque;l,c distancia do primeira ataque ao u,ltimo.

Fonte: SENAI! DR MG, 1987c,. p 74

, f / 1 ! 1 1 I '- - -. . . .. . . .. . . . . .~"_,,,.,_"f i t 1 1 1 "filii'.",r'.".". . . . -. . - -

Sistema Padrao de Enchimenta E - canal de distribuicao horizontal de secaodecrescente. (Figura 51 a)

Para este sistema recomenda-se utilizar os escalonamentos 1:.fiji:.fiii.

Este tipo de sistema e mais recomendado para metais oxidavais noestado Jiquido.

No quadro da figura 51 b sao apresentados os valores de coeflcientes de perda decarga em funcao do tipo de escalonamento.

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Sc = Sd Sc: = Sd x .JHi Sa sd x.JHisa=-=---n n

!5 ( c '_ c )

Figura 51 a: Sistema Padrao de enchimento GFonte: SENAII DR MG, 1987c, P 77

Esealor.amento Ld + Lb (em)20 40 80 160 250 360

1 - 1,4 _ 1,4 1,5 1,6 1,8 2,1 2,4 2,7(+0,10) (+0,10)1-2-2 1,3 1,4 1,6 1,9 2,2 2,51-4-4a - _ 1,4 1,7 2,1 2,41-6-6

Figura 51 b: Coeficientes de perda de earga B.Fonte: SENAII DR MG, 1987c, p 77

2.7.4 Tempo de Enchimento (T)

o tempo de enchimento T e uma escolha do projetista, que leva em consideracaovaries fatores, dentre eles: Tempo para resfriamento ate 0 inicio da solidificacao da liga; Tempo que permite a operacionelizacao do vazamento; Tempo em que a areia resists a radiacao.

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Existem diversas express6es rnaternaticas usadas por varies autores ou tempos [adefinidos por cada empresa levando em conslderacao 0 peso da psca, suasgeometrias, espessura ou ate mesmo a relacao kg / segundos. Exemplo para calculode tempo para uma peca com peso menor que 450 kg, em ferro fundido cinzento,vazado em areia verde. (H. W. Dietert)

T=kl x J P onde:T = tempo de enchimento (s)k1= Coeficiente que depende da espessura da peca (mm)P = Peso do metal a ser vazado no molde (kg)

k1= 1,64 espessura entre 5,0 a 10,0 mmk1= 1,84 espessura entre 10,0 a 15,0 mmk1 = 2,24 espessura entre 15,0 a 25,0 mmk1 = 2,67 espessura acima de 25,0 mmOutro exemplo para 0 calculo de tempo para uma peca vazada em ferro fundidocinzento

T = tempo de enchimento (s)e = espessura da peca (mm)P = Peso do metal a ser vazado no molde (kg) - pecas acima de 450kg substituir. J P por ifF.kf = Coeficiente encontrada a partir da fluidez do metal.Encontra-se a f1uidez atraves do grafico da Figura 52, em funcao da cornposicaoqufmica e temperatura e em seguida obtern-se kf atraves da formula:

k=.!_t 40 F= Fluidez

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. . . . . . - .- -- -~ - - r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~~~.-~. . . . ._ ... . . . . .. . . .~_ . .- - -

~~~~~~~~~~~~~~~ 1500I~, .t400 t

~~~NR~~~~~~~ Isoa jeli~lfff~~Ij~200!uee

Figura 52: Fluidez do ferro fundido em funcao da cornposicao quimicae temperatura de vazamento

Fonte: MARIOTO, Claudio Luiz, 1987c, P 132Para S8 encontrar 0 tempo de enchimento para pecas vazadas em ferro fundido degrafita esferoidal, pode se utilizar 0 qrafico da Figura 53 ou 0 qrafico da Figura 54.

Como 0 peso da peca do qrafico da Figura 53 esta em Lb, faz e necessario fazer atranstorrnacao para kg, para isto, utilize a relacao kg = Lb x 0,454.

I .rrI V~/VV ,- -

'-l. 5 10" ' " 'L, S 5" ":Jo r.r : J . , . C lCO 200 " , , ' 1 J o ~.'J COO 700 8JO

we . of casting (1l))ReCOJl1.mendecl values of pouring tune for tnedue Lile cast iron

Figura 53: Tempo de enchimento para pecas de ferro Fundido Nodular (Lb)Fonte: NITC, p 22

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C",STIMG WEIGHT (kSl)H I D D000 1 0 : 0 0 1 1 '

Ul 100ozoUIIIUlw: : I !I-Cl~tt::;:)oCl.

CASTING WEIGHT lib)AecDITIl1lllnOed Po~mng Times 'O f Duclile 1100

Figura 54: Tempo de enchimento para pecas de ferro Fundido Nodular (Lb, kg)Fonte: MARIOTO, Claudio Luiz, 1987c, p 132

2.7.5 Celcuto do Diemetro do Canal de Descida

Para calcular 0 diarnetro do canal de descida emprega-se a seguinte formula.

d =) 4 x Sd =? d = .)1,2732 x SdIf

Onde:Sd = area da secao do canal de descida

d = diametro do canal de descida

2.7.6 Ceicuto do Canal de Distribuk;ao

Para encontrar a secao do canal de dlstribulcao (Sc) basta multiplicar Sd pelo valordo escalonamento e dividir pelo nurnero de ramos de canal de dlstribulcao. 0 quadroabaixo apresenta 0 resumo destas operacoes.

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Quadro 10: Recornendacoes de escalonamento para determinar Sc, Sc' e Sa.

SISTEMA SEQUENC IA CANAL DE DISTRIBUICAO SC 5 0I - 2 - I - , tsc !_ se : 2 Sd SdI ~ - ) t 5 d ~ ,J Sc. . . . I - 2 - I I ! Sd S dzw .!)a :: L'J: : : : - r - [ - I Sd Sdz :u 7 tSdj Sc IScI - I - I i _ _ _ _ _ J .M Sd26 ,l V ~ : 5 ' , : Sc'~w 1 - & - Y H i~ vH i Sd {Hi Sdw< .P

i 0:: ~~,. Sc' ~wI > l - v H l - v H T . &s IH: Sd5 I 2 dIFonte: SENAII DR MG, 1987c, P 90

Utilizando as f6rmulas apresentadas na Figura 55 encontram-se os valores para ascotas da secao do canal de distribuicao em duas situacoes: canal de dlstrtbuicao na caixa superior. canal de dlstribuicao repartido entre a caixa superior e inferior.

c "1,05 ;-;;-Sc = 0.91 c2

C :: b,85 . . r s ; ; -2sc > 1,384 C

a b c . . !Figura 56: F6rmulas para determinar as cotas da secao do canal de distribuicao.

Fonte: SENAII DR MG, 1987c, P 90

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,-

2..7.7 Cetculo do Canal de Ataque

Para determinar Sa (1 : das areas das secoes dos ataques.) emprega-se 0escalonamento conforme mostra 0 quadro da figura 20.A secao de cada ataque e dada pela seguinte formula:sa = Sa In

onde:sa= area da secao de urn ataque;Sa ::::.: dasareas das secoes dos ataques;n = numero de ataques

As cotas da secao do ataque sao obtidas pelas formulas apresentadas na Figura 57.

Figura 57: Deterrninacao das cotas da secao do canal de ataque.Fonte: SENAII DR MG, 1987c, P 91

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Referencias Blblloqraflcas

SENAI DR MG. Determtnacao dos sistemas de massalotes e canais. BelaHorizonte: SENAI/DR-MG, 1987a. v.2.

SENAI DR MG. Determlnacao dos sistemas de massalotes ecanais. BeloHorizonte: SENAI/DR-MG, 1987b. v. 3.

SENAI DR MG. Deterrnlnacao dos sistemas de massalotes e canais. BeloHorizonte: SENAI/DR-MG, 1987c. v..6.

SEI\JAI DR MG. Determlnacao dos sistemas de massalotes e canais. BeloHorizonte: SENAIIDR-MG, 1987d. v. 4.

FONSECA, Marco Tullo da. Alirnentacao e enchimento de pecas fundidasvazadas em molde de areia. ltauna: SENAlfCETEF, 2002.

FOUNDRY Engineering. Nagoya: JICA [19 --], 580 p.

MARITTO, Claudio Luiz; ALBERTI NO, Eduardo; FUOCO, Ricardo. Sistemas deenchimento e allmentacao de pecas fundida. Sao Paulo: ABM 1987, 134 p.

AFS. Basic principles of gating and risering. Des Plaines: Cast Metals Institute,1985.

DEVAUX, M. Hubert. Traite pratique de masselottage des pieces moulees emsable. Paris: CTIF. 1984, 152 p.