A Lista de Fundição

1. Como se diferencia a solidificação de um metal e de uma liga metálica. 

        O processo de solidificação, que ocorre pelas etapas de nucleação e crescimento, apresenta uma evolução diferente dependendo da composição química do material. No caso de um metal puro, o processo de solidificação ocorre em uma temperatura única. Ou seja, ao atingir esta temperatura, o processo de solidificação ocorre. Já no caso de ligas metálicas, o processo de solidificação ocorre em uma faixa de temperatura, que vai depender de sua composição química. Ou seja, não há uma única temperatura para o evento e sim um intervalo.

2. Por que devem ser evitados evitados fluxos turbulentos no interior do molde e como são evitados?  Dê exemplos

        Fluxos turbulentos no interior do molde devem ser evitados pois podem causar defeitos na peça, tais como a porosidade por não preenchimento efetivo do molde. Além disso, um fluxo turbulento pode ocasionar o contato do metal líquido com o ar, causando assim, oxidação. Tratando-se do molde, caso ele seja de areia, pode ocorrer erosão do molde e inclusão de escória.

        Para evitar que tais problemas ocorra, faz-se necessário projetar a geometria dos canais de vazamento/alimentação, de modo que o metal passe com a maior velocidade possível sem que atinja a turbulência. Para tanto, pode-se pensar na utilização de canais arredondados (sem cantos vivos), para evitar turbulência e aspiração de ar, aumentar a forma cônica do canal de descida (mais ideal para evitar o fluxo turbulento). Além disso, uma possível solução seria implementar um sistema vertical de canal de alimentação com ataque de baixo para cima, tendo um preenchimento mais controlado da cavidade do molde.

3.Quais são os fatores que afetam a fluidez do metal dentro do molde?

A temperatura de vazamento ou a quantidade de sobreaquecimento: é o fator mais importante que afetam a fluidez,  quanto mais alta for a temperatura de vazamento, mais elevada é a fluidez (esta temperatura deverá ser controlada para não interferir nas propriedades da peça final);

Modelo de solidificação: a solidificação progressiva tem melhor fluidez que a  solidificação extensiva, as restrições causadas pelos cristais que crescem com superfícies irregulares em ligas com grande intervalos de solidificação é maior quando comparada com a solidificação progressiva dos metais puros e ligas eutéticas.

Composição química: composição de elementos de ligas apresentam influência na viscosidade, tensão superficial e modelo de solidificação, interferindo direto na fluidez;

Materiais do molde: dependendo do material que o molde é confeccionado pode proporcionar melhor fluidez ao metal líquido em suas cavidades.

Há outros fatores que interferem na fluidez como viscosidade, tensão superficial, filmes superficiais dos óxidos, teor de gás dissolvido, inclusões sólidas em suspensão, forma da peça, forma e dimensões da bacia de vazamento, velocidade do vazamento, grau de aquecimento do molde e etc.

4. Comente sobre os massalotes enfatizando sua importância na fundição.

O massalote é um reservatório de metal que serve como uma fonte de metal líquido para o fundido compensar a contração durante a solidificação. O massalote deve ser projetado para resfriar após a peça fundida de forma a atender sua função e atuar com a máxima pressão permissível durante o tempo de solidificação além de combinar requisitos de maior eficácia com  menor preço.

5. Identifique as fontes de contração no metal fundido após vazamento do metal liquido e como podem ser evitados.

Fontes de contração:

• Contração do metal no estado líquido: Ocorre desde o vazamento até o momento em que começa a formar os primeiros cristais sólidos, que seria o início da solidificação.
• Contração durante a solidificação: Ocorre desde o aparecimento dos primeiros cristais sólidos até a solidificação da última gota de metal líquido, que seria o fim de solidificação.
• Contração no estado sólido: Corresponde à variação de volume da peça e ocorre a partir do fim da solidificação até a temperatura ambiente.

Para evitar perda de volume na peça devido essas contrações deve-se tomar os seguintes cuidados:

• Projetar o molde com as dimensões ajustadas ao metal dilatado para quando a peça resfriar e contrair as dimensões tenham as medidas previstas em projeto.
• Projetar sistemas de massalotagem compensatórios durante enchimento do molde, onde reservatórios liberam mais metal líquido para o molde na medida que o líquido dentro do molde se resfria e contrai.

6. Que processos de fundição são frequentemente usados para altas taxas de produção e por quê?

Altas taxas de produção são obtidas com fundição em moldes permanentes, onde o metal fundido é adicionado ao molde por gravidade ou sob pressão – que proporciona maior produtividade pela rapidez de preenchimento do molde. Nesses processos a abertura do molde para retirada da peça é projetada de forma a reduzir o tempo de desmoldagem, as operações de limpeza para retirada de rebarbas são reduzidas, o tempo de solidificação é reduzido e a porcentagem de rejeitos é baixa. Essas características ajudam os processos de fundição em moldes permanentes a serem mais produtivos que outros processos.

7. Quais são os defeitos mais comuns encontrados nos processos de fundição.

Os defeitos mais comuns encontrados nos processos de fundição são:

1. Bolhas e vazios (causados pelo aprisionamento de gases no metal líquido);
2. Gotas Frias (causadas por defasagem direcional dos fluxos de metal);
3. Trincas de contração (causadas pelo destacamento do metal sob tensão);
4. Rebarbas (causadas por fluxo de líquido em junções);
5. Inclusões de óxidos (causadas pela presenças de materiais estranhos);
6. Cavidades de contração e rechupes (causadas pela falta de alimentação);
7. Vazios de alimentação (causadas por baixa fluidez).

8. Uma quantidade suficiente de cobre puro é aquecida até a fusão com a finalidade de obter uma chapa grande em molde aberto. As dimensões da chapa são L = 20 polegadas, W = 10 polegadas, D = 3 polegadas. Calcular a quantidade de calor que deve ser adicionados ao metal para aquecer ate a temperatura de 2150 para vazamento. Assumir que a quantidade de metal aquecido seja 10% a mais que o necessário para preencher a cavidade do molde. Propriedades do metal são: densidade = 0,324 lbm/pol3, temperatura de fusão = 1981 F, calor especifico do metal 0,093 Btu/lbm no estado solido e 0,090 Btu/lbm no estado liquido e calor de fusão = 80 Btu/lbm. Rpta: 58265 Btu.