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Conteúdo ÁREAS E VOLUMES................................................................... .................................................................................................................................... ................................................................. 3 Diversas etapas da Fundição .................................................................................................................................... 4
OS QUATRO COMPONENTES QUE REPRESENTAM ETAPAS DO PROCESSO DE FUNDIÇÃO ......................................................................................................................................... ...................................................................... ................................................................................................... ................................ 4 ......................................................................................................................... ...................................................... 5 FABRICAÇÃO DO MACHO ................................................................... Moldes de fundição ................................................................................................................................................ 7
......................................................................................................................... 7 MOLDE EM AREIA VERDE ......................................................................................................................... ............................................................................................................................ ...................................................... 7 MOLDE EM AREIA SECA ...................................................................... ..................................................................................................................................... ................................................................. 7 MOLDE MECÂNICO .................................................................... MODELO DE CERA DESCARTÁVEL EM MOLDES PARA MICRO FUSÃO ......................................... 8 ..................................................................................................................................... ................................................................. 8 MOLDE COQUILHA .................................................................... ...................................................... 8 FUNDIÇÃO POR INJECÇÃO.................................................................. INJECÇÃO........................................................................................................................ ..................................................................................................................................... ................................................................. 8 MOLDE METÁLICO .................................................................... ......................................................................................................... ........................................... 9 FUNDIÇÃO POR CENTRIFUGAÇÃO .............................................................. ...................................................... 9 FUNDIÇÃO DE PRECISÃO.................................................................... PRECISÃO .......................................................................................................................... .................................................................. 9 FUNDIÇÃO CONTÍNUA............................................................. CONTÍNUA ............................................................................................................................... CONTROLE DE QUALIDADE DE PEÇAS FUNDIDAS ......................................................................... ......................................................................... 9 CARACTERÍSTICAS DESEJÁVEIS PARA O SISTEMA DE ENCHIMENTO: ................................. 11 TRAÇADO DOS ELEMENTOS DO SISTEMA DE ENCHIMENTO VERTICAIS ............................ 12 BACIA DE VAZAMENTO ......................................................................................................... ........................................................................................................................ ............... 13 GITO DE DESCIDA E BASE DO GITO.......................................................... .................................................................................................. ........................................ 14 FASES DE ENCHIMENTO .................................................................... ....................................................................................................................... ................................................... 15 SISTEMAS DE ENCHIMENTO ENCHIMEN TO SUPERIOR ......................................................................................... ......................................................................................... 16 SISTEMAS DE ENCHIMENTO ENCHIMEN TO INFERIOR .......................................................................................... .......................................................................................... 18 TEMPO DE ENCHIMENTO DA MOLDAÇÃO ................................................................................. ..................................................................................... .... 19 AVALIAÇÃO DA GEOMETRIA E DISTRIBUIÇÃO DE MASSA NA PEÇA .................................... 20
Página 2 de 37 ESCOLHA DA RELAÇÃO DE GITAGEM .............................................................................................. .............................................................................................. 20 MÉTODO DIRECTO................................................................... ................................................................................................................................. .............................................................. 21 CÁLCULO A PARTIR DO TEMPO DE ENCHIMENTO ..................................................................... ..................................................................... 21 1. CÁLCULO DO TEMPO DE ENCHIMENTO - PEÇAS PEQUENAS .............................................. .............................................. 22 2. CÁLCULO DO TEMPO DE ENCHIMENTO – MÉTODO DE DIETERT ..................................... 22 3. CÁLCULO DO TEMPO DE ENCHIMENTO – MÉTODO DE TITOV ET AL. .............................. 22 DETERMINAÇÃO DA ALTURA DE QUEDA DO METAL (H (H M M = H EM CM) ................................ 23 DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERDA DE VELOCIDADE (C (C M .................................. 23 M) .................................. DETERMINAÇÃO DA SECÇÃO MÍNIMA (S (S M M, EM CM 2) .................................................................. 24 CANAIS DE SECÇÃO CONSTANTE ...................................................................................................... ...................................................................................................... 25 CANAIS DE SECÇÃO DECRESCENTE .................................................................................................. .................................................................................................. 25 DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE GITAGEM GIT AGEM ............................................................. .................................................................... ....... 27 RESOLUÇÃO ................................................................................................................. .............................................................................................................................................. ............................. 28
Página 2 de 37 ESCOLHA DA RELAÇÃO DE GITAGEM .............................................................................................. .............................................................................................. 20 MÉTODO DIRECTO................................................................... ................................................................................................................................. .............................................................. 21 CÁLCULO A PARTIR DO TEMPO DE ENCHIMENTO ..................................................................... ..................................................................... 21 1. CÁLCULO DO TEMPO DE ENCHIMENTO - PEÇAS PEQUENAS .............................................. .............................................. 22 2. CÁLCULO DO TEMPO DE ENCHIMENTO – MÉTODO DE DIETERT ..................................... 22 3. CÁLCULO DO TEMPO DE ENCHIMENTO – MÉTODO DE TITOV ET AL. .............................. 22 DETERMINAÇÃO DA ALTURA DE QUEDA DO METAL (H (H M M = H EM CM) ................................ 23 DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE PERDA DE VELOCIDADE (C (C M .................................. 23 M) .................................. DETERMINAÇÃO DA SECÇÃO MÍNIMA (S (S M M, EM CM 2) .................................................................. 24 CANAIS DE SECÇÃO CONSTANTE ...................................................................................................... ...................................................................................................... 25 CANAIS DE SECÇÃO DECRESCENTE .................................................................................................. .................................................................................................. 25 DIMENSIONAMENTO DOS SISTEMAS DE GITAGEM GIT AGEM ............................................................. .................................................................... ....... 27 RESOLUÇÃO ................................................................................................................. .............................................................................................................................................. ............................. 28
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Áreas e volumes
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Diversas etapas da Fundição Antes da fusão do material, é necessária a preparação do molde. O molde recebe o metal liquido que irá solidificar obtendo-se desta forma a peça correspondente ao modelo que serviu de base para a sua formação. Os processos mais utilizados ainda para a confecção dos moldes convencionais são em areia de fundição ou terras especiais. Estes materiais são refractários e abundantes na natureza, os mais usados são a areia, gesso, cimento e outras substâncias cerâmicas. Após fundido e retirado do molde, a areia (componente) adquire a coloração do material de que é formado Quando misturados com água, argila (em alguns casos), e um aglutinante, os moldes adquirnuma coesão uniforme e maleabilidade, sem perder a permeabilidade que permite evacuar os gases no momento da injecção, ou do escoamento. Os materiais usados na fabricação de moldes podem ser recuperáveis ou perecíveis metálicos.
Os quatro componentes que representam etapas do processo de fundição O modelo deve ser ligeiramente maior que a peça original, já que se deve levar em conta a contracção tridimensional desta quando da solidificação. Existem normas que devem ser
seguidas conforme os metais ou ligas a serem fundidas, estas são disponíveis em tabelas ou ábacos. As superfícies do molde devem respeitar ângulos mínimos em relação ao modelo , com o objectivo de não danificar os formatos tomados pela areia durante a extracção da peça que serve como modelo. Este ângulo é denominado ângulo de saída. Devem ser incluídos no molde canais de alimentação e respiro para o vazamento de excessos de material fundido e para a saída do ar .
Se necessário, devem ser incluídos prensos , que são prolongamentos que servem para a colocação do macho, pois a forma muitas vezes consiste em duas peças, um macho e uma fêmea, ou duas metades, estando no centro a parte oca que servirá de negativo para ser preenchida pelo material liquefeito. A função dos prensos é prender uma peça à outra. Fabricação do modelo
Para a confecção do modelo para imprimir na forma de areia o formato da peça a ser fundida, geralmente é utilizada madeira, plásticos como o poliuretano, metais como o alumínio ou o ferro fundido. Muitas vezes, utiliza-se a própria peça como modelo, porém esta passa por um processo de aumento tridimensional, geralmente com a aplicação de diversas camadas de tinta ou resina, por exemplo para compensar o efeito da contracção da peça fundida após o seu arrefecimento .
Bipartição do modelo
Geralmente, fabricam-se dois semi-modelos correspondentes a cada uma das partes do modelo principal que é necessário fabricar. Muitas vezes, dependendo da geometria da peça, são confeccionados moldes macho e fêmea, os semi-modelos porém são considerados machos. Em
Página 5 de 37 algumas regiões a forma de fundição é chamada de caixa de machos , nomenclatura também adoptada pelas normas técnicas. Devido ao processo de utilização de dois semi-modelos (ou duas metades) para imprimir as duas cavidades da forma, notamos em algumas peças depois de prontas uma espécie de marca (no plano de apartação) separando-a em duas metades, esta é a impressão dos moldes. Compactação da areia em redor do modelo
Para a compactação da areia em redor do modelo, cada semi modelo é colocado sobre uma tábua, esta em seguida é cercada por quatro tábuas para formar uma caixa. A caixa contendo a peça molde é preenchida com areia de fundição. Em seguida é feita a compactação em cada forma e viradas 180 graus. São retirados os moldes, e são feitos os canais de respiro (ou vazamento). Após este processo são montadas as duas metades, ou seja, os dois blocos formando uma peça em cujo interior está o negativo (cavidade) a ser preenchida pelo metal em fusão. As areias de fundição actualmente são sintéticas, não no sentido químico, mas porque são uma mistura de vários tipos de areias, ligantes argilosos e outros aditivos. O componente crítico da areia refractária é o cristal de quartzo, um material de toxicidade conhecida. O componente desagregado mais perigoso é a farinha de sílica ou areia de faceamento, que é colocada sobre o molde, para se obter um bom acabamento superficial. Na produção em massa o molde é executado numa máquina de moldagem. Este equipamento é projectado para compactar a areia firmemente na caixa de moldagem, minimizando desta forma o esforço físico do moldador e melhorando a qualidade do molde.
Fabricação do Macho O macho é um elemento refractário colocado no molde para definir uma cavidade ou espaço vazio no fundido final . Uma vez que o material irá fluir em volta do macho ele tem de ser
mecanicamente resistente durante o vazamento e ainda tornar-se quebradiço após o vazamento e o arrefecimento, permitindo assim, uma fácil remoção da peça fundida do molde, ou seja, a desmoldagem. A areia para a fabricação do macho é preparada num misturador através da mistura de areia de sílica com um ligante orgânico tal como o óleo de linhaça e amido ou dextrina. A areia preparada é colocada numa caixa de macho determinando a forma do mesmo, após o macho é retirado e vai par uma estufa para se conseguir uma forma refractária enrijecida. Colocação do macho
Se a peça que se quer fabricar é oca, será necessário dispor de machos que evitem que o metal fundido se propague pelas cavidades. Geralmente os machos são fabricados com areias mais finas e misturadas com materiais que proporcionam uma compactação maior (Existem algumas argilas específicas para isso). Esta técnica permite uma manipulação manual na inserção destes na cavidade do molde. Um exemplo do uso deste tipo de macho é os blocos de motores, em que existe a necessidade de preservar os condutos de lubrificação e de passagem de água para arrefecimento. Uma vez montado o macho dentro das cavidades, formadas pelo modelo primário, as duas metades do molde de fundição serão juntadas para receberem o material sob fusão. Drenos
Página 6 de 37 Quando o material fundido preenche as cavidades, é necessário que haja uma pequena sobra deste para expulsar o ar e possíveis contaminações. São executados no fabrico dos moldes de fundição alguns canais de vazamento para possibilitar a drenagem do material. Arrefecimento e solidificação
Esta é a etapa mais crítica de todo o processo, já que um arrefecimento excessivamente rápido pode provocar tensões mecânicas na peça, inclusive com aparecimento de fissuras, e a formação de bolhas. Se houver um arrefecimento muito lento ocorrerá a diminuição da produtividade. Estes eventos influenciam bastante o tamanho, forma, uniformidade e composição química dos grãos formados na peça fundida, que por sua vez influência as suas propriedades globais. Os factores mais importantes afectam são: o tipo do metal, as propriedades térmicas do metal e do molde, a relação geométrica entre o volume e área da superfície da fundição e a forma do molde. Desmoldagem
Após arrefecido e solidificado o material fundido, é executada a retirada da peça do molde. Ao fazê-lo deve-se tomar o cuidado de retirar a areia dos machos. Retirada a areia dos machos e da peça, esta pode ser reaproveitada em outros moldes de fundição indefinidamente, desde que não tenha sido contaminada por nenhum elemento que venha a causar alguma reacção. Erro comum nas fundições é a contaminação de determinados materiais superficialmente por outros que ficaram dispersos na areia, causando por vezes certas contaminações superficiais indesejáveis. Rebarbagem
Após retirada do molde de fundição a peça possui diversas rebarbas ocasionadas pelo vazamento através dos canais de respiro alimentação e dreno, além da marca da emenda das caixas de macho que deixa às vezes alguma rebarba. Quando ocorre este efeito, é necessária uma limpeza da peça através do desrebarbeamento, este processo consiste na retirada das sobras e rebarbas por esmeris, ou por lixadeiras. Estas máquinas possuem ferramentas ou materiais abrasivos cuja finalidade é limpar ou retirar as rebarbas. Acabamento e limpeza
Depois do processo de retirada das rebarbas, ainda existem imperfeições e areia nas saliências e reentrâncias das peças, normalmente faz-se uma limpeza através de escovas de aço manuais ou rotativas, além da utilização de lixas, ou jactos de água, se for o caso. Tratamento térmico
Depois de rebarbadas, as peças podem necessitar algum tipo de tratamento térmico para rearranjo de sua estrutura interna. Esta é executada em fornos para aliviar tensões internas recozimento de normalização. Maquinagem
Peças mecânicas dificilmente ficam prontas e acabadas após a sua limpeza, necessitam serem maquinadas e trabalhadas por máquinas ferramentas. Somente componentes que não necessitam precisão absoluta em suas dimensões, não precisam ser torneados , rectificados, maquinados. Tratamentos térmicos Alguns tipos de ferros fundidos, podem ser submetidos há tratamentos localizados de superfície, tal como; têmpera de borda nas ferramentas de corte e superfícies que sofrerão severos atritos, este procedimento é aplicado para prolongar a vida útil dos fundidos, para Com este procedimento aumenta-se a dureza das peças
Página 7 de 37 Rectificação
Depois do tratamento térmico, algumas peças podem necessitar um aumento de precisão nas suas dimensões. Muitas vezes utiliza-se o processo de rectificação executado por máquinas ferramentas chamadas rectificadoras. Os processos de acabamento descritos acima variam de peça para peça, podendo ser utilizados em maior ou menor grau, dependendo do tipo de peça, ao sair da fundição já está pronta e acabada. Processos
Existem diversos processos de fundição. Estes consistem na fusão da matéria-prima a ser moldada geralmente em "cadinhos". Cadinhos são reservatórios fabricados em material refractário onde a matéria-prima é derretida e drenada ou derramada posteriormente para as formas, ou moldes de fundição.
Moldes de fundição Existem diversos tipos de moldes de fundição. Alguns em areia, outros em gesso ou materiais refractários diversos, existem ainda moldes cerâmicos e metálicos, descartáveis, recicláveis, mecanizados, manuais, etc.
Molde em areia verde Consiste na elaboração do molde com areia húmida modelada pelo formato do modelo da peça a ser fundida. É o método mais utilizado na actualidade, serve para todos os metais. É especialmente apropriado para peças de tamanho pequeno e médio. Não é adequado para peças grandes, de geometria complexas, nem para acabamentos finos, pois ficam as marcas da areia, e sua tolerância dimensional é reduzida.
Molde em areia seca Este tipo de molde é realizado a altas temperaturas (entre 200 e 300°C). Este método utilizado para aumentar a resistência mecânica e a rigidez da forma de fundição. Este processo permite a modelação de peças de grandes dimensões e geometrias complexas. A precisão dimensional é boa e o acabamento superficial é bom.
Molde mecânico Actualmente, ao invés da conformação em areia de forma convencional por compactação manual, usa-se um tipo molde mais compactado chamado de molde mecânico. Trata-se de um sistema desenvolvido para que o material de conformação do molde seja comprimido através de equipamento pneumático ou hidráulico cujas cavidades mecânicas (negativo) ou formas recebam o metal com maior tamanho densidade ou pressão, de forma a suportar os esforços sem que ocorram desmoronamentos durante o preenchimento. Este sistema foi desenvolvido para resolver as deficiências da utilização dos moldes em areia verde, menos resistente.
Página 8 de 37 Modelo de cera descartável em moldes para micro fusão Os sistemas de fundição que utilizam modelos de cera descartável, normalmente são utilizados para modelagens delicadas das peças que precisam de acabamento fino. Estes processos são chamados também de micro fusão. Consiste num modelo de cera ou plástico de baixo ponto de fusão. Em seguida a peça em cera ou plástico é inserida no material que a recobrirá, formando assim o molde preenchido com o modelo. A granulação do material do molde que recobre o modelo deve ser fina para dar um melhor acabamento na peça fundida. Após a formação do molde preliminar, este material é recoberto por outro de granulação maior com a finalidade de proporcionar rigidez mecânica ao conjunto que terá a cavidade preenchida com o material liquefeito. Um detalhe importante deste sistema de confecção do molde, é que uma vez completa, o modelo não é retirado de seu interior, ele é derretido . O modelo em cera é pré aquecido portanto derreterá e escorrerá para fora do molde, ficando desta forma a cavidade pronta para receber o material fundido. A principal vantagem deste sistema é a ausência de machos e de superfícies de junta, ficando a peça com acabamento fino e precisando de pouca maquinagem principal.
Molde coquilha Actualmente, ao invés da conformação em areia usa-se um tipo de molde fixo e maciço chamado "coquilha" . Trata-se de um sistema onde o metal fundido ou é derramado por gravidade em cavidades mecânicas (negativo) ou formas de metal maciço não aderente à liga fundida.
Fundição por injecção Basicamente obedece ao mesmo processo da coquilha, porém o molde é mecanizado. Existem menos restrições à geometria das peças, pois o molde é fabricado por processos modernos como electroerosão, por laser, entre outros, que dão excelente acabamento, possibilitando menos maquinagem nas peças.
Molde Metálico Os processos que empregam moldes metálicos são: Fundição em Molde Permanente; Fundição sob pressão. Moldes Permanentes
A aplicação mais conhecida é a da fundição de "lingotes", ou seja, peças de forma regular, cilindrica ou prismática, que irão sofrer posteriormente processamento mecânico. Os moldes nesse caso, serão chamados de "lingoteiras". Fundição sob pressão
Consiste em forçar o metal líquido sob pressão, a penetrar na cavidade do molde, chamada matriz. Esta é metálica, portanto de natureza permanente e, assim pode ser usada inúmeras vezes.
Página 9 de 37 Devido à pressão e a consequente alta velocidade de enchimento da cavidade do molde, o processo possibilita a fabricação de peças de formas bastante complexas e de paredes mais finas do que os processos por gravidade, permitem. A matriz é geralmente construída em duas partes, que são hermeticamente fechadas no momento do vazamento do metal líquido. Ela pode ser utilizada fria ou aquecida à temperatura do metal líquido, o que exige materiais que suportem essas temperaturas. O metal é bombeado na cavidade da matriz e a sua quantidade deve ser tal que, não só preencha inteiramente esta cavidade, como também os canais localizados em determinados pontos para evacuação do ar. Esses canais garantem o preenchimento completo das cavidades da matriz. Assim, simultaneamente, produz-se alguma rebarba. Enquanto o metal solidifica, é mantida a pressão durante um certo tempo, até que a solidificação se complete. A seguir, a matriz é aberta e a peça é expelida. Procede-se, então, a limpeza da matriz e a sua lubrificação. Fecha-se novamente e o ciclo é repetido. Fundição por centrifugação O processo consiste em vazar-se metal líquido num molde dotado de movimento de rotação, de modo que a força centrífuga origine uma pressão além da gravidade, que obriga o metal líquido ir de encontro com as paredes do molde onde aquele se solidifica. Um dos exemplos mais conhecidos de utilização do processo, corresponde a fabricação de tubos de ferro fundido para linhas do fornecimento de água. A máquina utilizada, consiste essencialmente de um molde metálico cilíndrico, montado em roletes, de modo que nele se possa aplicar o movimento de rotação. Esse cilindro é rodeado por uma camisa de água estacionária, montada por sua vez, em rodas, de modo a permitir que o conjunto se movimente longitudinalmente. Fundição de Precisão Os processos de fundição por precisão utiliza um molde obtido pelo revestimento de um modelo consumível com uma pasta ou argamassa refractária que endurece à temperatura ambiente ou mediante a um adequado aquecimento. Uma vez que essa pasta refractária foi endurecida, o modelo é consumido ou inutilizado. Tem-se assim uma casca endurecida que constitui o molde propriamente dito, com as cavidades correspondentes à peça que se deseja produzir. Vazado o metal líquido no interior do molde, e solidificada a peça correspondente, o molde é igualmente inutilizado. Fundição Contínua Neste processo, as peças fundidas são longas, com secções quadrada, rectangular, hexagonal ou de formatos diversos. Em outras palavras, o processo funde barras de grande comprimento com as secções mencionadas, as quais serão posteriormente processadas por maquinagem ou pelos métodos de conformação mecânica no estado sólido. Em princípio, o processo consiste em vazarse o metal líquido num cadinho aquecido. O metal líquido escoa através de matrizes de grafite ou cobre, arrefecidos na água.
Controle de Qualidade de peças fundidas A inspecção de peças fundidas - como de peças produzidas por qualquer outro processo metalúrgico - tem dois objectivos: Rejeitar as peças defeituosas;
Página 10 de 37 Preservar a qualidade das matérias-primas utilizadas na fundição e a sua mão-de-obra. O controle de qualidade compreende as seguintes etapas:
INSPEÇÃO VISUAL : usada para detectar defeitos visíveis, resultantes das operações de moldagem, confecção e colocação dos machos, de vazamento e limpeza; INSPEÇÃO DIMENSIONAL : é realizada geralmente em pequenos lotes produzidos, antes que toda a série de peças seja fundida; INSPEÇÃO METALÚRGICA : inclui análise química; exame mecanográfico, para observação de microestrutura do material; ensaios mecânicos, para determinação de suas propriedades mecânicas; ensaios não-destrutivos, para verificar se os fundidos são totalmente 'perfeitos'.
Muitas vezes, uma inspecção, para ser completa, exige testes de uma montagem, onde são incluídas as peças fundidas, e onde simulam ou duplicam as condições esperadas em serviço.
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Sistema de Enchimento Características desejáveis para o Sistema de Enchimento: • Deve garantir o enchimento completo da Moldação, no menor tempo possível e sem
necessidade
de sobreaquecimento excessivo do metal fundido; • Permitir o enchimento sem que ocorra erosão da Moldação e dos Machos; • Impedir a formação de películas soltas de óxidos e a passagem destas para a peça; • Impedir o arrastamento ou aspiração de ar para o interior da Moldação; • Criar condições favoráveis ao arrefecimento e Alimentação da peça; • Ser económico, tanto no que refere ao consumo de
metal, como à facilidade de moldação.
Para cumprir estes requisitos, durante projecto do sistema de enchimento, deve ter-se em atenção ao Traçado do sistema O objectivo principal do Sistema de Enchimento é o de permitir a distribuição do metal líquido na Moldação
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Traçado dos elementos do sistema de enchimento Traçado dos elementos do sistema de enchimento verticais Canais de Distribuição e Ataques
Máquinas de moldação automática com plano de apartação vertical Peças altas com vários planos de apartação horizontais Moldação em carapaça ou por cera perdida
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Bacia de vazamento
Elementos filtrantes – Elementos
introduzidos no Sistema de Enchimento de forma a reter as impurezas antes de estas serem arrastadas para o interior da Moldação. Tipos de impurezas: filtro
• Produtos da oxidação do metal fundido; • Partículas refractárias provenientes do Forno ou da Colher de Vazamento; • Partículas refractárias arrastadas da Moldação ou dos Machos; • Compostos resultantes das operações metalúrgicas;
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Gito de Descida e Base do Gito
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Fases de Enchimento
Limitar a turbulência: • Evitar curvas em ângulo vivo • Evitar mudanças bruscas de secção • Limitar velocidade de escoamento
Página 16 de 37 O regime de escoamento de um fluido incompressível numa conduta impermeável é governado pela Lei da Continuidade e pela Lei da Conservação da Energia.
Sistemas de Enchimento superior
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Sistemas de Enchimento inferior
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Tempo de enchimento da moldação O tempo de enchimento das Moldações deve estar situado entre dois limites:
O tempo máximo não pode ultrapassar o tempo de início de solidificação do material a vazar, isto é, o tempo necessário para se atingir a temperatura de liquidus. O tempo mínimo será aquele que permite manter a velocidade de enchimento em valores óptimos, de forma a evitar a erosão da Moldação e, ao mesmo tempo, evitar Canais de Distribuição com secções excessivas a que se iriam associar baixos rendimentos da Moldação.
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Dimensionamento dos sistemas de gitagem Avaliação da geometria e distribuição de massa na peça 1. Escolha da posição da peça na Moldação; 2. Definição do Plano ou Planos de Apartação; 3. Desenho provisório do Sistema de Enchimento, o qual inclui a. Definição do número e localização dos Ataques; b. Número e traçado dos Canais de Distribuição; 4. Escolha da Relação de Gitagem; 5. Dimensionamento do sistema: a. Cálculo da Secção Mínima; b. Dimensionamento de todo o sistema, com base na Secção Mínima.
Escolha da Relação de Gitagem Relação de Gitagem Sg : Sc : Sa Sg – Gito de Descida. Sc – Canal de Distribuição. Sa – Ataques.
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Cálculo da Secção Mínima
Método directo √
P - Peso da peça incluindo Alimentadores C e - constante que leva em consideração o tipo de liga e dimensões da peça
Cálculo a partir do tempo de enchimento
1. Determinação do tempo de enchimento da Moldação ( t , em segundos) 2. Determinação da altura de queda do metal ( H , em cm) m
3. Determinação do coeficiente de perda de velocidade ( C ) m
4. Determinação da secção mínima de passagem do metal, também designada por área de choque (S m, em cm2)
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1. Cálculo do tempo de enchimento - Peças pequenas
2. Cálculo do tempo de enchimento – Método de Dietert Vazamento de Ferro Fundido em Moldações em Areia
3. Cálculo do tempo de enchimento – Método de Titov et al.
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Determinação da altura de queda do metal ( H m = h em cm)
Determinação do coeficiente de perda de velocidade (C m)
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Determinação da secção mínima (S m, em cm2)
Sistemas Divergentes - a Secção Mínima (Sm) situa-se no fundo do Gito e é inferior à
Sistema Convergentes - a Secção Mínima ( Sm) corresponde aos Ataques, sendo a secção
secção global dos Canais de Distribuição e dos Ataques; dos Canais de Distribuição e da Base do Gito superior.
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Canais de secção constante
Canais de secção decrescente Princípio Geral : Reduzir a secção do Canal de
Distribuição depois de cada Ataque. Regras :
- A redução a efectuar deverá ser igual à secção do Ataque antecedente. - Corrigir a secção calculada dos Canais de Distribuição e dos Ataques em mais 5%.
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Dimensionamento dos sistemas de gitagem
Material: Ferro Fundido Cinzento Sobreaquecimento: 50 ºC Módulo: 1,5 Peso da peça: 25 Kg
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Problemas de aplicação da matéria dada. 1-Pretende-se vazar uma peça em Alumínio como mostrado na figura. Determine as secções dos
canais de gitagem Sc, Sd e Sa? As percas de carga no sistema de gitagem são de K=80%. O tempo máx. admissível de enchimento pode ser obtido pelo gráfico de Jeancolas em anexo considerando um sobreaquecimento de 100ºC. A relação de gitagem é 1:2:1. Dados: A= 300 mm ; B= 70 mm ; C= 100 mm ; D= 200 mm ; H=270 mm
Resolução A velocidade de enchimento obtida a partir da equação de Bernoulli é:
Determinação do volume total:
Superfície da peça:
Superfície do alimentador:
Página 29 de 37 Superfície total:
Determinação do modulo de arrefecimento:
Determinação do tempo de arrefecimento até liquidus pelo gráfico de Jeancolas, para uma peça em Alumínio vazado com um sobreaquecimento de 100ºC: tarref. ≅140 segundos Determinação da secção mínima do sistema de gitagem:
Relação de gitagem ΣSc : ΣSd : ΣSa = 1:2:1
Secção do canal de vazamento Secção de cada um dos dois canais de distribuição Secção de cada um dos quatro canais de ataque
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2 -Determine as dimensões mínimas do alimentador necessário para alimentar a peça de Ferro
Fundido mostrada na figura. Verifique se o raio de acção do alimentador é o adequado para uma boa alimentação da peça. A = 400mm ; B= 200mm; C=100mm ; H=1.5xD
Volume da peça
Módulo para o gráfico de Bishop:
Dimensões do alimentador:
Página 31 de 37 Determinação do raio de acção do alimentador pelo gráfico de “Gabel” : Módulo de arrefecimento da peça:
Raio de acção para Ferro fundido normal segundo Gabel: 70 cm portanto suficiente para uma boa alimentação da peça.
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Gráficos bi-logaritmícos para determinação do tempo de arrefecimento até liquidus segundo Jeancolas.
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