Tecnologia da Fundição: Processos, Vantagens e Desafios - Prof. Marques, Slides de Fundição

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PMR

Aula- 7

INTRODUÇÃO A

TECNOLOGIA DA

FUNDIÇÃO

Divisão dos processos de

fabricação -DIN8580 - por Rodrigo Lima Stoeterau

A transformação dos metais e ligas metálicas em peças de uso geral (industrial e não industrial) podem ser realizadas por intermédio de inúmeros processos, a maioria dos quais tendo como ponto de partida o metal líquido ou fundido, que é derramado no interior de uma forma, denominada de molde, cuja cavidade é conformada de acordo com a peça que se deseja produzir (peça fundida).

Introdução ao Processo de Fundição:

A peça fundida pode sair com

formato definitivo ou quase

definitivo, podendo ser submetido

posteriormente à usinagem ou

conformação mecânica de modo

a obter-se novas formas de

peças; podem ainda se

submetidos a tratamentos

térmicos para melhoria das

propriedades mecânicas.

A Fundição pode ser um processo intermediário ou final

Variabilidade dos Processos de Fundição

As técnicas tradicionais de fundição incluem a fundição por cera perdida, fundição por espuma perdida, fundição em coquilha e fundição em areia.

O processo moderno de fundição está dividido em duas categorias principais: fundição dispensáveis e não dispensáveis. Ele é ainda dividido pelo material do molde, tais como areia ou metal, e método de vazamento, tais como por gravidade, sob pressão ou a vácuo ou a baixa pressão.

Modelo ou molde (conforme a região) é o nome dado normalmente à peça que servirá para imprimir no molde de fusão ou forma ou negativo do componente a ser fundido. Obs.: Para evitar confusão devido aos regionalismos dos termos, utilizaremos artigo o termo molde para a forma de fundição, e modelo para a peça que servirá de macho de impressão da cavidade receptora de material liquefeito, ou forma de fundição, ou molde de fundição. (recomendado pela ABNT)

Vantagens do processo

Em virtude de sua fluidez, o metal líquido pode encher um molde,

cavidades longínquas, seções finas e formas complexas.

Características:

1. Dimensões e pesos variados: pode-se obter peças fundidas de mínimas dimensões (alguns gramas), até grandes dimensões (mais de 200T).
2. Complexidade: grande liberdade estética e de construção. Um grande número de detalhes pode ser incorporado em uma única peça fundida.

Vantagens do processo

7.Boas Propriedades Mecânicas: pode-se obter nos fundidos as mais variadas propriedades mecânicas possíveis, dependendo da composição química aplicada bem como do tratamento térmico realizado (controle no processo de resfriamento). O objetivo final de qualquer processo de fabricação visa obter um produto de boa qualidade, ou seja, peças perfeitas do ponto de vista dimensional, acabamento superficial, composição química dentro da faixa especificada, micro estrutura adequada, sem vazios internos, sem trincas e ao menor custo possível  FUNDIÇÃO

Materiais utilizados na Fundição:

Ligas Ferrosas

Ferro-fundido

Aços

Não Ferrosas

Alumínio

Bronze

Outros materiais

Latão

Vidros

Polímeros

Compósitos

Solidificação dos metais

A solidificação dos metais no interior dos moldes =>transição do estado líquido para o sólido => fator mais importante na fundição. A solidificação se processa em duas etapas consecutivas: de nucleação e crescimento de novas fase(sólida) em meio a anterior(líquida). Nucleação traduz o modo pela qual a fase sólida surge de forma estável no meio da fase líquida, sob a forma de pequenos núcleos cristalinos. Crescimento traduz o modo pelo qual esses núcleos crescem sob a forma de cristais o grãos cristalinos.Desta forma a etapa de nucleação, ou mais precisamente a quantidade de núcleos determinará o tamanho de grão nas células.

Solidificação dos metais

Por outro lado, a velocidade de crescimento( determinada principalmente pelo gradiente térmico), a constituição da liga e as condições de nucleação do líquido determinarão a forma da frente de crescimento e, consequentemente, a forma do grão.

Estrutura de Solidificação

A morfologia de interface da solidificação e o modo de crescimento dos cristais sólidos em direção ao líquido apresenta-se de várias maneiras: Com interface lisa (podendo ser com crescimento planar ou celular), ou com interface difusa (podendo ser com crescimento dendrítico ou com nucleação independente), ver figura 1 seguinte:

Estrutura de Solidificação

As condições térmicas que controlam o tipo de interface de

crescimento variam de liga para liga. Na figura 2, apresenta-se qualitativamente essas condições, observa- se que uma combinação de alta velocidade de resfriamento juntamente com baixos gradientes térmicos  interface difusa.

Enquanto que uma combinação de baixa velocidade de

resfriamento juntamente com altos gradientes térmicos  interface lisa.

Estrutura de Solidificação

O formato da forma (molde) de fundição apresenta grande influência nas propriedades mecânicas do fundido final. Figura4: apresenta grupos colunares de cristais, crescendo de paredes contíguas, que se encontram segundo planos diagonais, que são indesejáveis por constituírem planos de maior fragilidade principalmente se submetido a operações de confor- mação mecânicas posterior. Esse inconveniente é eliminado arredondando-se os cantos.

Estrutura de Solidificação

A figura 5 mostra a forma de crescimento dos cristais durante a solidificação (dendritas).