OS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO UMA REVISÃO DA LITERATURA

OBJETIVO GERAL OU PRIMÁRIO 8 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS OU SECUNDÁRIOS 8 3 JUSTIFICATIVA 9 4 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 10 4. A HISTÓRIA DA FUNDIÇÃO 10 4. Cronologia da Fundição 13 4. O PRCESSO DE FABRICAÇÃO POR FUNDIÇÃO 13 4. Fundição Contínua 25 5 METODOLOGIA 26 6 CRONOGRAMA DE DESENVOLVIMENTO 27 REFERÊNCIAS 28 1 INTRODUÇÃO A técnica de fundição do ferro surgiu há milhares de anos, passou por constantes transformações, foi difundida entre os mais diversos povos e acabou por tornar-se extremamente importante para a economia mundial e brasileira. A fundição é um setor industrial bastante amplo e diversificado, que apresenta uma vantagem significativa em relação à outros processos de fabricação, pois conta com uma produção que varia desde peças unitárias e pequenos lotes até uma produtividade em larga escala, com peças de grandes dimensões e geometrias mais complexas.

A indústria de fundição utiliza métodos diversos para a geração do produto final, cada um se ajustando aos requisitos previamente solicitados pelos compradores quanto a custo, complexidade da peça, qualidade, quantidade e tempo de produção. Tal indústria é responsável pelo abastecimento dos mais diversos setores A fundição tem um papel crucial na história da humanidade, pois foi com ajuda dela que nossos antepassados puderam vivenciar a Primeira Revolução Industrial e ao longo dos anos o crescimento de cidades e o surgimento de potências mundiais como o Estados Unidos da América. A globalização trouxe grandes benefícios para as nações, mas por outro lado fez com que o mercado se tornasse mais exigente e competitivo, obrigando a indústria a crescer e se adaptar, apresentando novos design de produtos e à redução do tempo de colocação dos mesmos no mercado.

Este trabalho de conclusão de curso poderá trazer um maior conhecimento técnico para acadêmicos nas áreas da Engenharia, aprimoramento das habilidades com os processos envolvidos com fundição e proporcionar gradualmente a melhoria da qualidade dos produtos finais. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Neste capítulo, para maior entendimento do assunto, será apresentada uma revisão dos conceitos relacionados ao tema, tais como: O processo de fabricação por fundição, moldes, e os principais tipos de fundição utilizados na Indústria Metalmecânica. A HISTÓRIA DA FUNDIÇÃO Segundo Baldam e Vieira (2014), a história da humanidade em relação a objetos de metais que se tem conhecimento data por volta de 10. a. C. A utilização do ferro atingiu a bacia do Danúbio Superior por volta de 900 a.

C. e em seguida foi levada pelos celtas migrantes rumo ao Ocidente até a França e a Península Ibérica, e no sentido norte-ocidental, pela Alemanha até as Ilhas Britânicas. Se fosse classificar o ferro primitivo sua classificação seria ferro forjado já que o processo para obtenção do mesmo consiste em abrir um buraco no chão forrá-lo com pedras depois enche-lo com minério de ferro, madeira e carvão e em seguido atear fogo no combustível. Depois da queima de todo combustível era encontrado nas cinzas restantes uma massa meio que pedregosa, porosa e brilhante. No entanto essa criação não pertence a alguém ou foi inventada por tal, foi se desenvolvendo através dos tempos e da forja para fiar o ferro.

Devido as paredes do alto forno serem tão altas, as mesmas impediam a retirada do lingote por cima, o que se fazia era destruir as próprias paredes do alto forno e retirava a massa de ferro e em seguida o alto forno era reconstruído para receber novamente o material que se transformaria em lingote de ferro. O que se conhece do primeiro alto forno que foi construído é que o mesmo foi construído no século XV, agora o local e o tempo exatos são desconhecidos, embora conjecture que possa ter ocorrido na Renânia. O invento mudou a forma e o modo de se trabalhar com ferro. Uma das grandes contribuições desse período pode ter sido a obtenção de caracteres tipográficos metálicos móveis, com uma nitidez que não havia se alcançado antes, preparados para resistir a grandes pressões e esforços e podendo ser obtidos em grande escala o que contribuiu para um resultado industrial.

C. O ciclo seguinte é denominado a Idade do Ferro devido a obtenção do ferro forjado na altura do ano 1000 a. C. De acordo com Baldam e Vieira (2014), no Império Romano a metalurgia começa a ser empregada em processos como infraestrutura e armamentos. Como o homem não parava de evoluir obtém-se a criação de fornos de fusão industrial em meados de 1300 a. O método é considerado um dos mais econômicos para se produzir em série uma diversidade de componentes metálicos. No processo de fundição existem alguns passos obrigatórios que devem ser observados para um melhor resultado e eles são segmentados como: planeamento e confecção do protótipo, preparação da matriz e dos machos, despejo do metal liquido, desmoldagem e acabamento (SECCO; FILHO; OLIVEIRA, 1997).

Em determinadas áreas industriais a fundição é vista como um método de confecção de peças metálicas, que caracteriza a menor distância entre o material metálico líquido e a peça em fase de conclusão, que poderá ser usada para aplicações iminentes, esse processo antiquíssimo de fabricação de peças usando metal liquido evoluiu significativamente de tal forma, que se tornou um dos mais utilizados, contribuindo para a fabricação de peças únicas, ou em série, possuindo dimensões variadas, ou formas complexas (BALDAM; VIEIRA, 2014). A fundição deve funcionar de forma conjunta, pelo que cada área é responsável por um ciclo do processo, para que se alcance o resultado desejado. Para fabricar uma peça fundida, é necessário seguir algumas etapas que são: passar pelo setor de desenvolvimento do projeto, ou seja, da peça; desenvolvimento do modelo de fundição e em seguida é a definição de qual processo de fundição será usado; logo após é a fundição da peça propriamente dita; depois a mesma segue para o setor de acabamento e em seguida é descrita como peça industrializada, conforme descrito na Figura 1, (BALDAM; VIEIRA, 2014).

Em relação a aplicação; areia de moldagem (usada no faceamento ou enchimento) e areia de macho. Em relação a umidade; pode ser úmida (verde) ou seca (estufada) (TORRE, 2004). MOLDAGEM Segundo Chiaverini (1986), para a fabricação de moldes os principais materiais usados são areia e metal. O que chamamos de macho em fundição é a parte do molde construído à parte e posicionado em sua cavidade após a remoção do modelo para obtermos com um menor custo, formas internas ou externas de uma peça. O local para colocação dos machos, irá depender de como a peça vai ser fabricada, se em moldagem manual, moldagem em placas ou moldagem mecânica. Conforme Chiaverini (1986), é necessário realizar acréscimos para compensar a contração linear.

Conforme a peça vai se resfriando no molde depois de sua solidificação, ocorre uma diminuição, ou seja, a peça tem suas dimensões alteradas em relação a cavidade do molde. Na preparação do modelo para compensar a contração que ocorre no metal após o mesmo ser resfriado depois de solidificado, é necessário realizar alterações nas dimensões no desenho da peça. No cotidiano adota-se valores médios expressos pelo coeficiente de contração linear. De acordo com Chiaverini (1986), para não haver perda do modelo ou danos no processo de retirada da peça é preciso haver uma inclinação nas paredes do modelo e do macho, assim sendo facilitam a retirado e evitam danos aos mesmos, e são chamados de ângulos de saída.

Já as ligas não ferrosas, e que são muitos utilizadas são as liga de alumínio, uma das mais usados devido sua versatilidade e de suas propriedades como baixa viscosidade e temperatura de fusão e um elevado coeficiente de transferência de calor. Ligas de cobre outra liga que permite uma variação enorme de formas geométricas como fundição em casca, areia, cera perdida ou fundição sob pressão, em relação as suas propriedades mecânicas podemos da ênfase a resistência a corrosão ao desgaste, a compressão, a fadiga a condutividade térmica e elétrica. E por fim a liga de zinco amplamente utilizados em diversas aplicações decorativas e funcionais. O uso mais constante é em fundição sob pressão onde são obtidas peças com um alto acabamento e que posteriormente serão utilizados em brinquedos, eletrodomésticos, moveis e eletrônicos (TORRE, 2004).

Sistemas de alimentação Este sistema é desenvolvido de forma que o metal liquido possa preencher a cavidade do molde a certa temperatura, e durante um intervalo de tempo, para que se possa obter peças confiáveis. O que permite com que isso seja possível, é a diversidades de processos existentes dentro da fundição. O que determina qual processo é escolhido na hora de se produzir as peças, pode ser as exigências do mercado, quantidade solicitada, o prazo determinado pelo cliente, ou o valor que o solicitante está disposto a pagar (SOARES, 2000). Os principais processos de fundição são moldagem em areia, moldagem em casca, moldagem sob pressão, shell molding, fundição de precisão, fundição centrípeta e fundição de alta precisão (BALDAM; VIEIRA, 2014).

Existem outros diversos processos de fundição, mas a proposta aqui é destacar aqueles que permitem produzir de forma eficaz, eliminando ou reduzindo as peças defeituosas e o refugo, propiciando uma maior rapidez na produção com qualidade, e uma relação de custo-benefício. Sendo assim segue os respectivos processos e suas aplicações. Geralmente são utilizadas ligas de alumínio, de níquel, de magnésio, de cobre, de bronze silício, latão ao silício, ligas resistentes ao calor, o aço comum e o inoxidável. Esse método é um dos mais utilizados quando se pretende produzir peças muito pequenas e que requerem grande precisão devido ao formato e a complexidade da peça em questão (MORO, 2007). A fundição de precisão é um dos processos que mais evoluiu tecnologicamente, ela compete com processos de usinagem e conformação mecânica.

Através desse processo são produzidas as palhetas de turbinas, componentes de armas entre outros tantos. As principais etapas desse processo são: a fabricação do modelo em cera, revestimento do modelo, estufagem e calcinação do modelo (SOARES, 2000). As formas das peças podem ser simples ou complexas, com as paredes tendo sua espessura reduzida, um acabamento superficial de alta qualidade e tolerâncias dimensionais minúsculas (BRASIL; MARTINEZ; FILHO, 2002). Segundo Brasil, Martinez e Filho (2002), quando se pensa em fabricação, logo a ideia é reduzir ao máximo uma série de operações como soldagem, usinagens e de encaixes, e esse processo proporciona isso, desde que sejam mantidos, controles rígidos em todas as etapas, ajustando para atender as solicitações dos clientes. Se o objetivo e conciliar um perfeito acabamento superficial e o mínimo de etapas durante, ou após o vazamento da peça, a fundição de precisão pode fazer essa junção.

Fundição por moldes permanentes por gravidade Esse tipo de processo utiliza moldes metálicos para a produção de peças fundidas. Através desse método é usado a fundição por gravidade. Qual liga será usada, irá depender das características que as peças fundidas irão ter, lembrando que o custo da construção e da duração das conquilhas irá depender da temperatura de fusão e da liga utilizada. Esse processo é limitado as ligas de ponto de fusão relativamente baixa, a fim de que se possa conseguir uma grande duração dos moldes ou matrizes, e a fluidez dever ser muito boa, de modo a obter um total preenchimento das matrizes de paredes finas, e formas complexas, não precisando utilizar altas pressões de trabalho (TORRE, 2004).

A indústria automobilística de hoje, usa grandes quantidades de peças fabricadas por esse processo, como por exemplo: tampas de válvulas, estrutura do motor de arranque, caixas de marchas de equipamentos agrícolas. Outro setor que também utiliza muito a fundição sob pressão e o da aviação que tem grandes partes de seus componentes fabricados em ligas de alumínio e magnésio. A diversidades de produtos demonstra a importância desse método de fabricação dentro da indústria de metalomecânica (BALDAM; VIEIRA, 2014). Geralmente esse processo é utilizado para peças longas, com secções quadradas, retangular, hexagonal ou de formatos diversos. Num modo geral, esse processo irá fundir barras de grande comprimento, com as secções mencionadas, que posteriormente passarão por processos como usinagem, soldagem, ou conformação mecânica.

Usando ligas de alumínio, latão ou ferro nodular pode-se obter as mais variadas barras com diferentes secções (CHIAVERINI, 1986). METODOLOGIA A metodologia adotada para a execução deste trabalho será a pesquisa bibliográfica. Desta maneira, os critérios de seleção das bibliografias para se desenvolver o tema do trabalho foram as palavras chaves como: processos de fundição e aplicação; fabricação de peças. X X X X X Elaboração do Capítulo 1. X X Revisão e reestruturação do Capítulo 1 e elaboração do Capítulo 2. X X Revisão e reestruturação dos Capítulos 1 e 2. Elaboração do Capítulo 3. X X Elaboração das considerações finais. p. BRAGA, Paulo Sérgio Teles. Mecânica: outros processos. Apostila do curso de certificação de pessoal de manutenção do Sistema Nacional de Aprendizagem do Espírito Santo, 1999.

p. p. COLPAERT, Hubertus. Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. ed. São Paulo: Blucher, 2008. ed. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian, 2010 KIMINAMI, Claudio; CASTRO, Walman; OLIVEIRA, Marcelo Falcão de. Introdução aos processos de fabricação de produtos metálicos. São Paulo: Blucher, 2013. p. Disponível em <https://www. rioinox. com/index_arquivos/microfusao. htm> Acesso em abr. SENAI - DEPARTAMENTO REGIONAL DE MINAS GERAIS. Mecânica: processos de Fabricação. São Paulo: Fundação Roberto Marinho, 1997. p. SIEGEL, Miguel. Curso de Fundição. p. TÂMEGA, Fábio. Fundição de processos siderúrgicos. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S. A, 2017. p.