PROCESSOS DE FABRICAÇÃO ATPS

PROCESSOS DE FABRICAÇÃO I

PROFESSOR: MILITÃO
ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 6°A

Alex de Araújo Freitas 4209801474
Bruno Ribeiro 4266822815
Christian Kisilewicz 3744710877
Grazieli Gomes 3200493382
Jefferson Sales Valim 3730712363
Wellington José dos Santos 4211780786
Tiago Aguirre Santos 4200074559
Raul Maciel 3726685877
Sandoval Dias Muniz Filho 3710620684
Édipo Santos 3748717252
Ana Paula Pocobi 4200061698
Vania Meira Santana 1299273306
SANTO ANDRÉ 2014SANTO ANDRÉ 2014

SANTO ANDRÉ
2014
SANTO ANDRÉ
2014
Modelagem
Nosso projeto de modelo foi desenhado em software CAD 3D "Solidworks" conforme especificações;








O modelo escolhido para a fabricação foi o molde em madeira geralmente usado em processos de fundição pode ser confeccionado em diferentes tamanhos, por sua facilidade de produção e custo médio é o mais indicado para nosso projeto.
Sua fabricação pode ser por torno ou artesanal, esculpindo, cortando, lixando, pregando a madeira até que o modelo final seja obtido.
Moldagem
Os esforços para a moldagem podem ser:
Manual (com socador manual ou pneumático)
Mecânica (com máquinas de compressão, de impacto, compressão vibratória, sopragem ou projeção centrífuga)


Moldagem Mecânica
O sistema de moldagem escolhido foi o de moldagem mecânica serve para a fabricação de peças de pequeno e/ou médio portes Produção em grandes séries os modelos geralmente são produzidos em placas, permite obtenção de peças com melhor precisão dimensional.
A moldagem será feita em areia utilizando misturadores com a carga corretamente dosada, verifica-se que a mesma dificilmente ultrapassa ¼ da altura total das mós.
É importante lembrar que cargas muito pequenas também não serão misturadas com eficiência.
Grau de Preparação
É a eficiência de preparação da mistura, que é afetada principalmente pelos seguintes fatores:
Tempo de mistura
Ordem de adição dos componentes da mistura para a areia de faceamento
Tempo de Mistura: A eficiência de mistura pode ser medida com o ensaio da compatibilidade.
Deve-se tomar cuidado de se assegurar que o teor de umidade seja constante e a faixa de compatibilidade da mistura seja entre 35 a 5%.
Grau de Preparação
Ordem de adição dos componentes da mistura para a areia de faceamento
1-areia de retorno e/ou areia base
2-cerca de 50% da água supostamente necessária ( 1 a 3 min)
3-argila e outros aditivos ( 3 a 5 min)
4-restante da água ( 1 a 3 min)
Ensaio de Compatibilidade
O ensaio consiste unicamente em se determinar o decréscimo percentual do nível de areia peneirada no cilindro de 2 polegadas, quando submetida as 3 pancadas padronizadas ou a uma compressão com aproximadamente 10 kgf/cm2 (140 -150 lbs/pol2).
Balanço de Massa
É a adequação da composição da mistura ao processo de moldagem, á configuração da peça e à liga metálica a ser vazada, principalmente.
Finos Inertes
São os produtos existentes na areia que perderam seu poder ativo (bentonita, pó de carvão) e que devem ser retirados do sistema preferencialmente via exaustão ou então, de forma alternativa, via adição substancial de areia base com o consequente descarte forçado de areia de retorno.
Ensaio de Areia em Laboratórios
Areia Base:
Granulometria
Módulo de Finura
Coeficiente de Angularidade
Concentração
Teor de finos
Teor de Argila AFS – American Foundry Society Partículas menores que 20 μm
Ensaio de Areia em Laboratórios
Bentonita:
Partículas grossas: % retido em 200 mesh
Inchamento Troca inônica
Adsorção de Azul de Metileno Grau de Pureza
Mistura Padrão (5% de bentonita) Ensaios Tecnológicos
Controle de Qualidade de Areias
Propriedades Tecnológicas
Resistência Plasticidade
Compatibilidade
Variáveis de Composição
Teor de Umidade Teor de Argila Total (AFS)
Teor de Argila Ativa
Teor de Voláteis
Granulometria
Controle de Qualidade de Areias
Características da Areia de Sílica
módulo de finura (ideal): 50-70 AFS teor de finos (ideal): máx. 1,0 %
argila AFS: máx. 0,5 %
ponto de fusão: min. 1400ºC
umidade: máx. 0,5 % para areia seca
temperatura: máx. 50ºC
Processo por Cura a Frio
É um processo de obtenção de machos e moldes, utilizando uma mistura constituída de areia base, resinas e catalisador, que cura a temperatura ambiente.
Variáveis de utilização:
Tempo de cura. Tempo para extração do modelo ou macho.
Tempo para vazamento.
Processo por Cura a Frio
Vantagens :
Vários tipos de areia base podem ser usadas.
Baixo investimento em equipamentos
Facilidade de confecção dos moldes e machos.
Boa estabilidade dimensional do molde e machos.
Bom acabamento superficial.
Versatilidade para machos e moldes pequenos e grandes.
Boa colapsibilidade.
Facilidade na estocagem e manuseio.
Necessita de poucos controles de laboratório.
Facilidade de limpeza da peça.
Processo por Cura a Frio
Desvantagens:
Gera resíduo tóxico para o meio ambiente; Vida de bancada limitada;
Tempo de cura para o vazamento longo;
Maior custo da areia preparada.
Pintura
Melhorar acabamento superficial dos machos confeccionados e das peças fundidas;
Prevenção de defeitos de reação entre liga vazada e a areia do macho ou sinterização;
Para caixa fria é recomendado revestimento a base de álcool ou água.
base de água: pode utilizar cargas refratarias de zirconita, grafita, sílica, cromita, chamote ou alumina;
base de álcool: pode utilizar cargas refratarias de magnezita, grafita, sílica, cromita, zirconita, chamote ou alumina.
Sua utilização é recomendada na possibilidade de:
defeitos provenientes da expansão da sílica; friabilidade do macho;
acabamento superficial ruim.
Alguns cuidados para serem tomados durante a utilização de tintas:
escolher a carga refratária compatível com partes do macho pintadas antes da secagem;
manter uma camada fina e uniforme de tinta;
tintas à base de água devem ser aplicadas respeitando-se um intervalo de dez minutos após a confecção do macho;
tintas à base de álcool devem esperar 30 min após a confecção do macho para a aplicação;
controlar a densidade da tinta
a secagem pode ocorrer através de chama, maçarico ou estufa;
só é empregada quando não há mais possibilidades de evitar defeitos, pois enfraquece superfície do macho ou molde.


Fusão do Metal
Evento onde o metal se transforma do estado sólido para o estado líquido, visando seu vazamento em moldes com o formato adequado da peça final.
Algumas considerações devem ser feitas a quanto à fundição do metal:
Oxidação parcial do metal com a atmosfera durante a fusão do material gera perdas;
Possível reação do metal líquido com o cadinho refratário ou metálico;
Dissolução de gases;
Escória: de refino ou protetora;
Fluidez: facilidade do material em preencher o molde.
Perdas por Oxidação
Perdas por escumagem (remoção da escória);
Por ação de agentes desoxidantes, as impurezas se concentram na escória, que é removida antes do vazamento.
Penetração e contaminação do cadinho;
Infiltração e reação de óxidos e outros elementos no material refratário.
Metal líquido projetado para fora da panela, que em contato com atmosfera oxida.
Volatilização de um ou mais elementos da liga. Elementos que oxidam após se volatilizarem.

Rendimento Metálico
O rendimento metálico na fusão é dado pela seguinte relação:
Quanto maior a presença de elementos oxidantes na liga Menor o f; Quanto menores as dimensões do material carregado Menor o f; Revérberos a combustível, gás de combustão entrando em contato com o carregamento Menor f;
Inibição da Oxidação
A oxidação pode ser inibida ou diminuída através de:
Controle de Atmosfera: Criar atmosfera inerte ou protetora (He, Ar), ou redutoras (Hidrocarbonetos gasosos, hidrogênio e CO);
Emprego de escórias protetoras (Sílica, Borax, Misturas salinas complexas): protegem o metal líquido da atmosfera;
Adição de elementos (às vezes em teores mínimos): o elemento oxida mais facilmente ou gera um óxido de maior estabilidade, protegendo o restante do metal.
Gases em Metais Líquidos
Os metais líquidos dissolvem consideráveis volumes de gás durante as operações de fusão
Os gases dissolvidos no meio do líquido devem ser removidos antes da solidificação sob pena de ocorrência de defeitos tipo
"bolhas de gás" devido as diferentes solubilidades destes gases no líquido e no sólido.
A dissolução dos gases se torna um problema quando a quantidade de gases no metal líquido excede a que pode ser retida em solução sólida.
A concentração de gases no líquido remanescente aumenta com o progresso da solidificação e, em certo ponto, nucleiam-se e crescem bolhas gasosas.
A dissolução de um gás em um metal pode ser indicada por uma expressão do seguinte tipo:
M( l ) + H2(g)+ 2H
A molécula H2(g)de gás hidrogênio se dissocia em contato com o metal, entrando em solução como hidrogênio atômico H
Para o Sistema Al(l) e O2(g) o produto da reação é um composto sólido (s):
Al(l)+ O2 (g) Al2O3(s)
O2 não se dissolve no Al(l) e forma um filme de óxido inerte na interface metal-gás.
Eliminação dos gases:
Remoção de Hidrogênio, prática mais comum de desgaseificação; Borbulhamento de um gás inerte no metal líquido.
Cloro Nitrogênio no caso das ligas de Al
O gás inerte ao se deslocar no interior do líquido tende a arrastar consigo o H atômico dissolvido neste líquido, ocorrendo então a desgaseificação do metal líquido.

Remoção do Oxigênio
A solubilidade do oxigênio nos metais difere da do hidrogênio principalmente pela grande tendência do oxigênio de formar compostos estáveis com os metais.
Compostos insolúveis nos metais líquidos nas temperaturas normais de fusão a desoxidação se torna desnecessária, como nos casos do Al, Mg, Sn, Pb, Cd, Zn e respectivas ligas.
Metais que dissolvem oxigênio(Cu, Ni e Fe) a solubilidade do oxigênio em relação à atmosfera dos fornos pode ser tratada de mesma maneira que com o hidrogênio
Desoxidação pela Aplicação do Princípio da Estabilidade Relativa dos Óxidos:
Ma = metal líquido solvente contendo oxigênio em solução
Mb = elemento soluto adicionado
Se o óxido MbO mais estável que o óxido MaO:
Mb é considerado um desoxidante satisfatório para o metal Ma se forem obedecidas outras condições adicionais.
Condições para que uma Metal B seja um desoxidante efetivo do Metal A:
O produto de desoxidação (óxido MbO) deve separar-se facilmente do metal líquido.
As propriedades do metal Ma não devem ser afetadas substancialmente por qualquer resíduo de Mb que permaneça em solução.
A quantidade de oxigênio residual em solução não deve ter efeito significativo nas propriedades da liga fundida.
A reação de desoxidação pode ser representada pela equação:
Mb(l)+ O2 (g) MbO onde Mb e O estão em solução em Ma , e MbO é um óxido sólido, líquido ou gasoso.
Exemplo : Desoxidação de Aços
Ma = Ferro Líquido Mb = Al, Si ou Mn