Aula 13: Processos Especiais de Fundição - foundrygate.comfoundrygate.com/upload/artigos/Processos...
Transcript of Aula 13: Processos Especiais de Fundição - foundrygate.comfoundrygate.com/upload/artigos/Processos...
1
Aula 13: Processos Especiais de Fundição
• Moldes Cerâmicos
• Processo Shaw
• Enchimento a Baixa Pressão contra a Gravidade – CLA e CLV
• Solidificação Unidirecional
• Produção de Monocristais
Disciplina: Processos de Fabricação Parte 2: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran Dr. Eng. Metalúrgica
• Moldes Cerâmicos
• Processos que utilizam modelos permanentes e materiais cerâmicos com composições e granulometrias controladas na forma de uma lama cerâmica usando ligantes especiais.
• Processo Shaw
• Processo especial de moldagem que usa Moldes Cerâmicos Sólidos obtidos a partir da mistura de refratários com composição e granulométrica adequadas aglomerado usando ligantes especiais.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
2
Processo Shaw
Principais Características:• Excelente Acabamento Superficial• Altíssima Precisão Dimensional
Aplicações:• Peças e componentes com grande precisão de detalhes.• Exemplo: moldes/matrizes para injeção de solados de calçados.
Componentes:
Refratário: mulita ou zirconita
Ligante: silicato de etila ou sílica gel
Agente Gelificante
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Processo Shaw
Seqüência de operações do processo com molde totalmente cerâmico
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
3
Processo Shaw usando Moldes Compostos
Faceamento
Shaw
Enchimento
Silicato de Na – CO2
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Preenchimento a Baixa Pressao contra a Gravidade
• Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar - CLA
• Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos sob vacuo - CLV
• Preenchimento com valvula de fechamento - CV
• Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
4
Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar - CLA
Principais Características:
• Aplicável para todos os metais e ligas fundíveis ao ar (atmosfera normal).• Economia relacionada com a possibilidade de obtenção de diversas pecas por molde.
• Alto rendimento metálico
• Baixo índice de defeitos (inclusões metálicas)
• Permite a obtenção de grandes lotes de pecas com paredes finas (0,75mm) a baixos custos de fabricação.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos ao ar - CLA
Aplicações:
• Obtenção de pecas e componentes usando os mais diversos
tipos de ligas, para as industrias automotiva, metal–mecânica,
sistemas de transmissão, câmaras de combustão a diesel, etc..
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
5
Representacao Esquematica do Processo CLA
a) Molde tipo casca na câmara de vácuo.
b) Abaixamento do molde para a posição de enchimento.
c) Molde contendo as pecas solidificadas.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Preenchimento a baixa pressao contra a gravidade de metais fundidos sob vacuo - CLV
• Utilizado para ligas que contenham elementos reativos (superligas, ligas Al-Li, ligas a base de Ti) aplicando as vantagens inerentes ao processo CLA.
• Habilidade para preenchimento de seções finas.
• Obtenção de pecas livres de inclusões de óxidos.
• Permite produzir pecas com grandes áreas e pequenas espessuras (geometria tipo placa) sem a ocorrência de oxidação superficial inerente aos processos convencionais.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
6
Representacao Esquematica do Processo CLV
a) O metal e fundido sob vácuo e um molde e introduzido na câmara superior onde e criado vácuo.b) As câmaras são preenchidas com argônio, a válvula entre as câmaras e aberta, o tubo de enchimento e colocado em contato com o metal e aplica-se vácuo adicional para preenchimento do molde.c) Procedimento idêntico ao processo CLA
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Preenchimento com valvula de fechamento-Processo CVPrincipais Características:
• Usado para pecas mais robustas que não solidificam com a rapidez requerida pelos processos CLA e CLV.
• Utiliza um tubo de enchimento flexível, o qual e fechado por meio de uma válvula de retenção quando o molde esta cheio.
• Proporciona um bom preenchimento de pecas com seções finas, garantindo a obtenção de um metal isento de óxidos.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
7
Preenchimento com valvula de fechamento-Processo CV
Aplicações:
• Aplicado para todos os tipos de métodos de moldagem.
• Asas de mísseis, corpos de válvulas, articulações e outras pecas grandes com variações de espessuras.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Representacao esquematica do Processo CV
a) O tubo de enchimento e introduzido no metal liquido e e aplicado vacuo para preenchimento do molde.b) Com o molde cheio a valvula de retenção e acionada para fechamento do tubo. O metal aprisionado solidifica.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
8
Preenchimento a baixa pressão contra a gravidade de metais fundidos ao ar usando moldes de areia - CLAS
• Usado para moldes de areia.
• Próprio para obtenção de pecas finas usando baixo vácuo.
• Possibilita a produção de pecas com níveis de inclusões muito baixos quando comparados com os encontrados em pecas fundidas por gravidade.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Solidificação Unidirecional
• Processo que envolve a obtenção de estruturas solidificadas unidirecionalmente resultando em uma estrutura colunar.
• Adequado para a obtenção de pecas fundidas nas quais as tensões são primariamente unidirecionais ao longo de uma determinada direção.
• Exemplo – Palhetas de Turbinas.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
9
Solidificação Unidirecional
Palhetas de Turbina com paredes finas solidificada unidirecionalmente.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Solidificação Unidirecional
Estrutura Colunar
Controle rigoroso do processo
Fornos Especiais Projeto Diferenciado do Molde
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
10
Solidificação Unidirecional
Controle do Fluxo de Calor
Extração violenta de calor a partir de uma extremidade da peca
Criação de um intenso Gradiente Térmico entre Tliquidus e Tsolidus da liga, que se desloca
ao longo de toda a peça
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Solidificação Unidirecional
Procedimento para Controle do Fluxo de Calor
• Moldes de paredes finas ⇒ moldes tipo casca cerâmica (fundição de precisão), aquecido a uma T > T liquidus.
• Resfriador (refrigerado a água) na base do molde.
• Vazamento do metal liquido ⇒ o molde e resfriado a partir da extremidade resfriada através do deslocamento progressivo do mesmo dentro do forno.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
11
Solidificação Unidirecional
Representação esquemática do processo de solidificação direcional.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Configuracao de um Forno para
Solidificação Unidirecional
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
12
Comparação de microestruturas em palhetas Equiaxiais, Solidificada Unidirecionalmente e
Monocristalina
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
Obtenção de Monocristais
• Monocristais são produzidos usando técnicas similares as usadas para a produção de pecas solidificadas unidirecionalmente, com uma importante diferença.
• Necessidade de uma técnica que permita o crescimento preferencial de um grão com uma determinada direção de crescimento.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição
13
Obtenção de Monocristais
a) Uso de um molde com seção helicoidal.
b) Uso de um molde com seção em ângulo reto.
c) Uso de uma semente monocristalina.
Processos de Fabricação – Parte 2: Fundição Aula 13: Processos Especiais de Fundição