Tecnologia de Mecânica III Aula04.pdf

Tecnologia Mecânica III
Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos Santos
Prof. Engº Marcos A. Gasparin dos Santos
Email: m.gasparin@globo.com
ETEC Jorge Street
Revisão: 01 de 03/02/2016
AULA-04
1

Cronogramas de Aula
Dia/Mês TEMA
15/02 Apresentação : Princípios de Solidificação. Fundição e fusão dos metais.
22/02 Introdução a Processos Metalúrgicos – tipos de Processos – Fundição e
tipos de processos de Fundição
29/02 Considerações - Desenho da Peça e Projeto do Modelo
07/03 Processos de Moldagem – Moldagem em Areia, Moldes Metálicos – Tipos
e Máquinas, Fundição Investimento Casting ou Cera Perdida ( de Precisão)
e Máquinas, Fundição Investimento Casting ou Cera Perdida ( de Precisão)
14/03 Processo de Fundição em Casca ou Shell Molding, Moldagem Cerâmica,
Fundição Centrífuga, Fusão de Metais - Tipos de Fornos
21/03 Fusão de Metais – Tipos de Fornos, Desmoldagem, Limpeza e rebaração,
Controle de Qualidade
28/03 Prova
04/04 Resultados Prova
11/04 Introdução Processos de Conformação Mecânica
18/04 2

Cronograma de Aulas
Data/Mês TEMAS
3

Metodologia de Aula
• Aulas serão expositivas através de projetor;
• Material será disponibilizado para os alunos
através sala virtual.
através sala virtual.
• Teremos uma P1, serão questões dissertativas;
• P2 seguirá mesmos tipo de questões da P1,
isto é, dissertativas.
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Bibliografia:
1. Tecnologia Mecânica – Processos de
Fabricação e Tratamento – Vicente Chiaverini
– Ed. MacGraw Hill – 2ª Edição.
– Ed. MacGraw Hill – 2ª Edição.
2. Metalografia dos Produtos Siderúrgicos
Comum – Hubertus Colpaert – Ed. Edgard
Blücher Ltda – 3ª Edição.
3. Aços e Ferros Fundidos – Vicente Chiaverini –
Ed. ABM.
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A) Moldagem em Areia
Pode ser feita:
1) Manualmente (com soquete manual ou pneumático);
2) Mecanizada.
Para máquinas temos:
a) máquinas de compressão;
b) máquinas de impacto;
c) máquinas de compressão vibratória;
d) máquinas de sopragem;
e) máquinas de projeção centrifuga.
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A moldagem mecânica é empregada nas
fundições modernas, para produção seriada.
Os machos são normalmente secados em estufas
entre 150° - 250°C, na sua confecção, os
aglomerantes mais usados são:
aglomerantes mais usados são:
• resinas;
• piche;
• melaço;
• dextrina ou mogul.
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B) Moldagem em Areia Seca ou Molde Estufado
A areia contém aditivos orgânicos para melhorar suas
características, a secagem tem lugar em estufas
apropriadas a temperaturas quem variam de 150°-300°C.
As vantagens dos moldes estufados são:
• maior resistência a pressão do metal líquido;
• maior resistência a pressão do metal líquido;
• maior dureza;
• maior permeabilidade;
• melhor acabamento das peças fundidas.
Este processo é empregado em peças que exige um melhor
acabamento.
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C) Processo de Moldagem com CO2
• Utiliza-se para fabricação de moldes e machos
para peças de qualquer dimensão.
• No processo, os moldes são confeccionados em
madeira ou alumínio, também pode ser em
• No processo, os moldes são confeccionados em
madeira ou alumínio, também pode ser em
resina.
• A areia é do tipo aglomerada com silicato de
sódio (2,5% a 6,0% em peso), depois de
compactado, são eles submetidos a injeção de
gás CO2 através da secção.
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• Ocorre uma reação entre CO2 + Silicato de
sódio = Sílica Gel + carbonato de sódio + H2O.
• Resulta no endurecimento do molde, em
tempo relativamente curto.
tempo relativamente curto.
• Não há necessidade de estufagem, alcançado-
se elevadas propriedades de dureza e
resistência.
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D)Processo de Moldagem Plena
• Neste processo são empregados modelos de espuma
poliestireno.
• Blocos e chapas deste material podem ser cortados,
gravados e colados em formatos dos mais variados.
gravados e colados em formatos dos mais variados.
• Como o peso é pequeno (16Kgf/m³), permite a
confecção de modelos de grandes dimensões.
• A moldagem é feita do mesmo modo que os modelos
de madeira.
• Quando o metal líquido é vazado no molde, ele
vaporiza o poliestireno e preenche os espaços vazios.
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Vantagens:
• Não há necessidades de confecção de
modelos com placa, ângulos de saída e cantos
arredondados.
arredondados.
• Pouco ou nenhum aglomerante na mistura da
areia;
• Redução da quantidade de machos;
• Mão de Obra(MOD) menos qualificada.
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Desvantagens:
• Gás gerado pela queima poliestireno;
• Acabamento da superfície mais grosseira.
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E) Moldes Metálicos
• Os processos que utilizam moldes metálicos
são:
• Fundição em Molde Permanente;
• Fundição em Molde Permanente;
• Fundição sob pressão.
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E.1 – Moldes permanentes
• A aplicação mais conhecida é da fundição de
lingotes, peças de forma regular , cilíndrica ou
prismática, que irão sofrer posteriormente
prismática, que irão sofrer posteriormente
processo mecânico.
• Os moldes são chamados de “Lingoteiras”, em
geral as lingoteiras são interiças, ou com o
fundo constituído de uma placa sobre a qual o
corpo da lingoteira se aplica.
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• Os tipos verticais são empregados para a
fundição de lingotes de aço.
• Os tipos horizontais são utilizados para metais
e ligas não ferrosas.
e ligas não ferrosas.
• Moldes permanentes mistos são empregados
para fundição de cilindros de laminação
(coquilhado).
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• Os moldes permanentes são feitos de aço ou
ferro fundido.
• O processo do molde permanente consiste em
duas ou mais partes alinhadas e fechadas, de
duas ou mais partes alinhadas e fechadas, de
modo a formar a cavidade correspondente a
forma da peça.
• Depois que o metal solidifica, o molde é
aberto e a peça é retirada manualmente.
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E.2 – Fundição sob Pressão
• Consiste em forçar o metal liquido, sob
pressão, a penetrar na cavidade do molde,
chamado de matriz metálica.
chamado de matriz metálica.
• Devido a pressão, isto é, alta velocidade de
enchimento da cavidade do molde, o processo
possibilita a fabricação de peças complexas e
de paredes finas que os processos por
gravidade não permitem.
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• A Matriz construída em duas partes,
herméticamente fechadas no momento do
vazamento do metal líquido, sendo usada fria
ou aquecida na temperatura do metal líquido.
ou aquecida na temperatura do metal líquido.
• Após o metal líquido preencher a cavidade da
matriz e os canais de alimentação, mantém-se
a pressão durante o processo de solidificação
do metal até que se complete.
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• A seguir a Matriz é aberta e a peça é extraída
ou expelida por pinos extratores (quando
aplicado) e a seguir se faz a limpeza da matriz
e à sua lubrificação.
e à sua lubrificação.
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Vantagens:
1) Produção de Formas Complexas;
2) Produção de peças com paredes mais finas e
tolerâncias dimensionais mais estreitas;
tolerâncias dimensionais mais estreitas;
3) Alta capacidade de produção;
4) Produção de peças praticamente acabadas;
5) Algumas Peças possuem maior resistência
que se fundidas em Areia(Alumínio).
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Desvantagens: são 4 desvantagens:
1) Dimensões das peças limitadas, pesos até 25
Kgs;
2) Pode haver dificuldade de evasão do ar
2) Pode haver dificuldade de evasão do ar
retido no interior da matriz, provocando
porosidades, dependendo dos contornos das
cavidades e dos canais de alimentação;
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3) Equipamentos e acessórios de alto custo,
processo só é econômico na produção de
altos volumes;
4) Processo empregado em ligas com ponto de
4) Processo empregado em ligas com ponto de
fusão não superior às das ligas de Cobre
(1083º C).
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• No projeto da Matriz é muito importante
adequação de todas as peças acessórios que
constituem o sistema de injeção, extração da
peça, refrigeração da matriz e etc.
peça, refrigeração da matriz e etc.
• As máquinas de fundição sob pressão é
dotada de duas mesas: uma fixa, onde se
localiza metade da matriz;
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• E outra móvel onde se localiza a outra metade
da matriz, o sistema de extração da peça e o
sistema de abertura, fechamento e
travamento da máquina.
travamento da máquina.
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• As máquinas de fundição sob pressão
obedecem a dois tipos básicos:
a) Máquina com Câmara Quente;
b) Máquina com Câmara Fria.
b) Máquina com Câmara Fria.
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a) Máquina com Câmara Quente: o metal utilizado
é fundido a uma baixa temperatura e não ataca
o material do cilindro e pistão de injeção;
Este cilindro pode ser colocado diretamente no
banho do metal líquido.
banho do metal líquido.
As peças fundidas neste tipo de máquina pesam
poucas gramas até cerca de 25 kgs.
Sua capacidade de produção, dependendo do
grau de mecanização e do tipo da peça, varia de
50 a 500 pçs/hora.
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b) Máquina de Câmara Fria: o metal fundido
ataca o material do sistema de bombeamento
(cilindro e pistão), não podendo estar em
contato com o metal líquido.
contato com o metal líquido.
A câmara de pressão é montada
horizontalmente com um orifício de
vazamento no topo da parede da câmara.
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O contato desta parede com o metal fundido
ocorre somente no momento do vazamento.
São máquinas para fundição de Alumínio,
Magnésio e Ligas de Cobre.
Magnésio e Ligas de Cobre.
As máquinas de câmara fria são do tipo
vertical.
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E-3) Fundição por Centrifugação
• O processo consiste em vazar-se metal líquido
num molde dotado de movimento de rotação,
de modo que a força centrífuga provoque uma
de modo que a força centrífuga provoque uma
força, além da gravidade, ao qual o metal
líquido vai de encontro as paredes do molde
onde irá se solidificar.
• Exemplo: tubos de ferro fundido para linhas
de suprimentos de água.
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E-4) FUNDIÇÃO DE PRECISÃO
E-4.1) FUNDIÇÃO EM CERA PERDIDA
• O processo utiliza um molde obtido pelo
revestimento de um modelo(consumível) com
revestimento de um modelo(consumível) com
uma pasta ou argamassa refratária que
endurece à peça que se deseja produzir.
• Vazado metal líquido no interior do molde e
solidifica a peça, o molde é inutilizado
posteriormente.
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• Em comparação as outros processos, tanto o
modelo como o molde são inutilizados.
• O modelo consumível é confeccionado a partir
de matrizes, cujas as cavidades correspondem
de matrizes, cujas as cavidades correspondem
à forma do modelo, está matriz é
praticamente permanente.
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• Vantagens:
a) Possibilidade de produção seriada de peças
de formas complexas;
b) Possibilidade de reprodução de pormenores
b) Possibilidade de reprodução de pormenores
precisos, cantos vivos, paredes finas e etc.
Em resumo, maior precisão dimensional e
superficial.
c) Utilização de qualquer metal ou Liga;
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d) Algumas peças são produzidas, sem
necessidades de usinagem posterior;
e) O processo permite controle do tamanho e
contornos de grão, solidificação direcional e
contornos de grão, solidificação direcional e
orientação granular, o que resulta em
controle mais preciso das propriedades
mecânicas;
f) O processo pode usar atmosfera protetora ou
sob vácuo, para que exija tais condições.
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• Desvantagens:
a) As dimensões e pesos são limitadas,
normalmente até 5 kg;
b) Pesos de 5 até 25 kgs, o investimento é muito
b) Pesos de 5 até 25 kgs, o investimento é muito
alto.
• Exemplos de peças obtidas:
a) Peças estruturais para Indústria Aeronáutica,
ligas de Alumínio e aço inoxidável;
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b) Peças para motores de avião, aço inoxidável,
ligas resistentes ao calor e etc.;
c) Sistema de combustão de aviões, em aço
inoxidável e ligas de alumínio;
inoxidável e ligas de alumínio;
d) Instrumentos de controle de avião, de
alumínio e suas ligas, ligas de cobre berílio,
ligas de magnésio, ligas de bronze silício, e
etc.
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e) Em equipamentos aeroespacial, alumínio e
aço inoxidável;
f) Em motores elétricos;
g) Em armamentos de pequeno porte;
g) Em armamentos de pequeno porte;
h) Em equipamentos médicos e odontológicos,
e etc.
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QUESTIONÁRIO:
1) Quais as vantagens da moldagem em areia seca
ou molde estufado?
2) Explique o Processo de moldagem em CO2?
3) Quais são as vantagens do processo de
3) Quais são as vantagens do processo de
moldagem plena?
4) Quais os tipos de processos que usam moldes
metálicos?
5) Que tipo de metal ou liga os moldes
permanentes permite fundir?
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6) Quais as vantagens em utilizar o processo de
molde permanente em comparação ao processo
em areia?
7) Porque o Processo de molde permanente é
limitado?
limitado?
8) O que fundição sobre pressão?
9) Quais as vantagens do processo de fundição sob
pressão?
10)Quais as desvantagens do processo de fundição
sob pressão?
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15)Quais os tipos de máquinas no processo de
fundição sob pressão?
16)O que fundição por centrifugação?
17)Quais os tipos de Fundição de Precisão?
17)Quais os tipos de Fundição de Precisão?
18)Quais as vantagens de um processo em cera
perdida?
19)Quais as desvantagens de um processo em
cera perdida?
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E-4.2) FUNDIÇÃO EM CASCA (SHELL MOLDING):
56

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