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Fundição Fundição: • É o processo de fabricação de peças metálicas, que consiste em vazar com metal líquido a cavidade de um molde com o formato e medidas da peça a ser fabricada
Vantagens: • Construção de forma econômica e praticamente definitiva de peças com geometria complexa; • Pode ser fabricado com materiais ferrosos ou não, exemplos: aço, ferro fundido, alumínio, cobre, zinco entre outros. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Modelo Modelo: Cópia fiel da peça a ser fundida • Deverá ser confeccionado a partir de um projeto de seu respectivo desenho técnico, • Terá seu formato modelado por areias de fundição adequadas a fim de se obter um molde da peça a ser fabricada. • Deve prever em suas dimensões a contração volumétrica do metal, isto é, a compensação em termos de volume já que o aço irá contrair a medida que for solidificando. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Contração Diminuição do volume que as peças fundidas experimentam ao solidificar-se. Ao vazar o metal fundido no molde, este ocupa o volume do modelo que foi utilizado para preparálo. Ao resfriar, o metal contrai, diminuindo o volume final da peça fundida. Para obter uma peça fundida de dimensões determinadas, o molde deve ser feito com um modelo de tamanho maior. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Contração Três etapas da contração: • Com o resfriamento no estado líquido; • Durante a solidificação; • No resfriamento do sólido até temperatura ambiente.
Solidificação do Líquido: • Compensada através do dimensionamento de alimentadores e massalotes. • Não pode solidificar antes da peça. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Contração Contração em volume do metal líquido: • • • • •
Ligas de Alumínio: 4% Cobre: 3.5% Aço: 7,2% Latão: 6,5% Bronze: 7,4%
Esta contração não é compensada no modelo!
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Contração A contração da 3ª etapa (metal sólido) que deve estar presente na confecção do modelo. • • • • • • • • • • • •
Aços Carbono: 2% Aços-magnésio: 2,5-2,7% Ligas de Alumínio: 1,5% Bronze: 1,6% Bronze-Alumínio: 2% Zinco: 2,5% Estanho: 2,1% Ferro Fundido: 1,0% Latão: 1,3 – 1,6% Magnésio: 2% Níquel: 2% Chumbo: 2,6%
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Sobre-metal Medidas excedentes no modelo são usadas para a formação do sobre-metal. Uma adição extra de metal que posteriormente após solidificação será usinado na peça final para um melhor acabamento superficial.
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Régua do Fundidor Réguas ou fitas métricas de comprimento corrigido com 1,0 – 1,5 ou 2,0% maiores que a medida correta. Evita operações adicionais para a preparação do modelo a partir das cotas do projeto. São usadas réguas ou metros para cada tipo de metal a ser fabricado pelo modelo.
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Ângulo de Saída Um modelo deverá ter um ângulo de saída para que este não fique “preso” no molde. Os ângulo de abertura devem ter cerca de 3 ou 4°, não sendo aceitos modelos com 90° ou menos, se este estiver fora desse padrão haverá contra saída, a impossibilidade de retirada do modelo do molde.
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Ângulo de Saída
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Ângulo de Saída Evitar cantos vivos:
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Alimentadores e Massalotes Utilizar massalotes (cabeça-quente) alimentadores em geometria conveniente.
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e
Rebaixos Evitar rebaixos, pois irão impedir a correta moldagem. São retirados por usinagem.
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Espessura Mínima Deve ser considerada a espessura mínima das paredes da peça a ser obtida. Depende do metal a ser fundido (fluidez). Aproximadamente de 3mm para moldes em areia e moldes metálicos. Aproximadamente de 1mm para fundição sob pressão.
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Machos Se uma peça possuir detalhes internos como cavidades, é usado um macho. Os machos são utilizados para preencher cavidades ou passagens da peça. O macho é colocado no molde antes do vazamento do metal líquido.
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Machos Os machos, como os moldes, devem apresentar certa resistência, permeabilidade e devem ser quebradiços para poderem ser retirados com facilidade. Para se obter essas características, os machos são confeccionados a base de areia e aglomerados.
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Machos Fabricado em caixas de macho seu corpo é moldado em areia e colocado numa posição estratégica no molde para que a peça seja produzida com perfeição. • Cura a quente • Cura a frio
É usada a marcação para macho: um local especifico no molde onde o macho será apoiado. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Machos Estudar corretamente o lugar da colocação dos machos.
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Machos Representação de um macho no molde em areia (corte transversal).
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Pinos guia/Cavilhas Quando o modelo for colocado no molde este poderá ser fechado através de caixas de moldagem por meio de pinos guia. Auxiliam no travamento do modelo e o alinhamento correto entre tampa e fundo do molde. Alguns modelos são partidos mas podem ser juntados e encaixados através de cavilhas que são pequenos “machos” que se encaixam em fêmeas encontrados nas placas dos modelos ou no fundo deles se forem bi-partidos. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Características A característica do modelo a ser usado no processo de fundição depende da peça e do processo em que será fabricada: • • • •
Tamanho da peça, Alta ou baixa produção, Peça única, Peça de grande porte, etc.
Assim determinamos qual será o tipo de material do qual o modelo será construído. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Pintura Os modelos ainda deverão ser pintados para que possa se identificar o material do qual a peça será fabricada e melhorar o acabamento. • • • • •
Azul: aço, Vermelho: ferro fundido, Preto: marcações para machos, Amarelo: área a ser usinada ou bronze, Amarelo e preto: reforço estrutural ou falsa nervura.
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Classificação Os modelos podem ser classificados quanto a sua forma construtiva: • Manual, • Emplacado ou • Caixa-placa.
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Manual Não fixado em uma placa, manualmente conseguimos acessar todas as suas partes. Pode ser bi-partido ou não, Pode ter macho ou não, se houver detalhes internos poderá ter marcações para machos. É mais trabalhoso o uso desse tipo de modelo porque podem ocorrer falhas na hora da moldagem já que esse modelo é solto não emplacado. Usado para fabricação de peças de diferentes tamanhos, Alto grau de complexidade quanto a geometria da peça ou não, São confeccionados por diferentes tipos de materiais.
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Manual
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Emplacado No modelo emplacado a figura da peça está fixada em uma placa, Poderá conter mais de uma figura, Poderá ser rebaixada assegurando um ótimo encaixe na hora do fechamento do molde garantindo o encaixe entre tampa e fundo. É usado para fabricação de peças em série já que pode haver vários modelos fixados em sua placa. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Emplacado
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Caixa-Placa Contém todas as características do modelo emplacado além de ser rebaixado e ter uma moldura nas bordas da caixa fazendo o papel de uma caixa de moldagem. É mais vantajoso devido a não existir a necessidade de moldar em caixa de moldagem.
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Caixa-Placa
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Tipos de Modelo O mercado oferece vários tipos de modelo cada um com suas características, suas vantagens e desvantagens: • • • • •
Modelo em cera, Modelo em madeira, Modelo em isopor, Modelo em resina, Modelo em metálicos.
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Modelo em Cera Usado para fabricação de peças pequenas, como jóias, peças com superfícies muito finas e modelagens delicadas. Têm custo alto Têm a vantagem de não necessitar de macho e baixa necessidade de usinagem.
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Modelo em Cera Sua fabricação se dá através da injeção de cera sob pressão em uma matriz que dá a forma do modelo. Essa é revestida com uma lama cerâmica e são realizados diversos banhos nessa mistura para que o molde ganhe resistência mecânica. A cera é removida e o molde estará pronto para receber o metal liquido. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Modelo em Cera
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Modelo em Madeira O mais usado no processo de fundição, Pode ser confeccionado em diferentes tamanhos, Por sua facilidade de produção e custo médio é o mais usado e um dos mais eficientes já que possui boa resistência mecânica. Têm a desvantagem de ser atacado pela ação do tempo, calor e umidade, seu acabamento não é tão bom, necessita ser armazenado de forma cuidadosa, prolongando sua vida de utilização. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Modelo em Madeira Sua fabricação pode ser por torno ou artesanal. A partir do desenho da peça os modeladores fabricam os modelos esculpindo, cortando, lixando, pregando a madeira até que o modelo final seja obtido.
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Modelo em Madeira
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Modelo em Madeira
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Modelo em Madeira
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Modelo em Isopor É utilizado para fabricação de peça única; Sua vantagem é que não necessita ser desmoldado, já que o aço liquido irá consumir esse modelo durante o processo de fundição; Tem baixo custo, é fácil de ser transportado; Tem acabamento deficiente mas sua principal desvantagem se dá a sua baixa resistência mecânica; É fabricado através de moldes onde o isopor (poliestireno) é fundido, ou pode ser esculpido obtendo o modelo da peça. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Modelo em Isopor
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Modelo em Resina São usados para fabricação de peças de média a grande escala; Tem alta durabilidade e resistência; Seu custo é alto, mas possuem bom acabamento e podem se fixados em placas assim como os modelos em madeira; Seu processo de fabricação é como o do isopor a resina é fundida em moldes e após a solidificação se obtêm o modelo da peça desejada. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Modelo em Resina
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Modelo Metálico São usados para fabricação de peças em série de alta produção; Possui excelente resistência mecânica, sua durabilidade é muito boa já que são fabricados de metal; Possuem bom acabamento; Suas desvantagens são o alto custo de confecção e dificuldade de transporte já que o metal é o mais pesado entre os materiais usados na confecção de modelos. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
Modelo Metálico São fabricados a partir de moldes em que o aço é fundido e o modelo é obtido no final do processo.
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Tecnologia para Modelagem Em casos como os modelos de resina, materiais mais resistentes como a resina “CIBA” considerada de alta qualidade foram desenvolvidas para serem mais duráveis e de rápida solidificação. A prototipagem rápida é uma tecnologia para construir modelos e protótipos tridimensionais físicos moderna, utilizando como referência a matemática de sistemas de desenho, auxiliados por computador (CAD), que constroem protótipos através da superposição de camadas milimétricas de matériasprimas diversas (no caso específico do equipamento Modelmaker II é utilizada a cera de fundição).
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Tecnologia para Modelagem Uma característica comum aos Processos de Prototipagem Rápida é o fato de que o protótipo é formado não pela remoção de material (cutting processes) como nas fresadoras de alta velocidade, mas pela adição de matériaprima. O processo necessita, obrigatoriamente, de ser iniciado a partir de um arquivo virtual modelado tridimensionalmente ou proveniente de escaneamento tridimensional de modelo pré-existente, o qual é transferido para um software de gerenciamento do equipamento de prototipagem, que fará o fatiamento, calculando o tempo necessário e a matéria-prima a ser utilizada na montagem dos valores relativos a cada protótipo.
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Tecnologia para Modelagem
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Tecnologia para Modelagem
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Tecnologia para Modelagem
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Tecnologia para Modelagem Outra novidade são programas de computador que simulam todo o processo de fundição a ser realizado entre eles se destaca o Virtual Aluminum Castings (VAC) é um conjunto de módulos computacionais desenvolvidos pelo Laboratório de Pesquisas e Engenharia Avançada da Ford Motor Company nos Estados Unidos, em colaboração com diversas universidades ao redor do globo. A partir da utilização do VAC, blocos e cabeçotes “virtuais” podem ser concebidos, fabricados, submetidos a tratamentos térmicos, e ter a durabilidade à fadiga avaliada em um computador, muito antes que estes componentes sejam fabricados. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
OBRIGADO! 23 de Fevereiro de 2011
[email protected] Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
