Estrutura Cristalina dos Metais

Transcrição

1 Estrutura Cristalina dos Metais CS: Polônio; CCC: Cromo, tungstênio, molibdênio, nióbio, vanádio; CFC: Alumínio, níquel, cobre, prata, ouro, platina, chumbo; HC: Berílio, magnésio, zinco, cádmio;

2 Estrutura Materiais Metálicos CUBICA DE CORPO CENTRADA CUBICA DE ACE CENTRADA HEXAGONAL COMPACTA

3 Estrutura dos Metais Tendem a ser densamente empacotados; Possuem várias razões para serem densamente empacotados; Tipicamente é formado por um único elemento; A ligação é não direcional; Possuem as estruturas mais simples; 90% se cristalizam em apenas três tipos de estrutura: Cúbica de corpo centrado, cúbica de face centrada e hexagonal compacta;

4 Ligas Metálicas Introdução: os metais puros possuem inúmeras propriedades que os tornam importantes sob o ponto de vista industrial, os processos metalúrgicos geralmente produzem os metais com uma quantidade de impurezas que varia, em geral, de menos de 0,01% até cerce de 2,0% em peso, tais impurezas são difíceis de remover durante a fabricação o que elevaria o custo; Entretanto na maioria dos casos elementos são adicionados intencionalmente a um metal, com o fim de melhorar as propriedades usuais ou obter certas propriedades físicas;

5 Ligas Metálicas Processos de Fabricação: desenvolver uma forma desejada envolvendo vários fatores (custos, propriedades, função, tamanho); Operações de conformação: a forma da peça é alterada mediante deformação plástica, podendo ser um trabalho a quente (acima da temperatura de recristalização) e outra categoria é o trabalho a frio, as vantagens do trabalho em relação ao trabalho a quente são que a frio são melhor acabamento superficial, melhores propriedades mecânicas e um melhor controle dimensional;

6 Ligas Metálicas Fundição: é um processo no qual um metal totalmente fundido é derramado no interior da cavidade de um molde que possui a forma desejada, com a solidificação, o metal assume a forma do molde;

7 Ligas Metálicas Técnicas diversas: metalurgia do pó que consiste a compactação de um metal em pós, seguida por um tratamento térmico para a produção de uma peça mais densa; soldagem pode ser considerada uma técnica de fabricação, onde duas ou mais peças metálicas são unidas para formar uma única peça, em casos em que a fabricação de uma peça única é cara ou inconveniente;

8 CLASSIFICAÇÃO DAS LIGAS METÁLICAS Ligas metálicas Ferrosas Ferrofundidos Não- Ferrosas Aços Cu e suas Ligas Baixa Liga FoFo cinzento Alumínio e sua Ligas Alta Liga FoFo nodular Magnésio e suas ligas FoFo branco FoFo Maleável Titânio e suas ligas

9 Projetos de Fundição Técnicas de Fabricação de Metais Operação de Conformação Fundição Técnicas diversas Forjamento Areia Metalurgia do Pó Laminação Matriz Soldagem Extrusão Investimento Estiramento Contínua

10 Fundição - Fundição: areia verde, moldes permanentes, sob pressão, fundição de precisão; - A moldagem em areia verde é o mais simples e o mais usado nas fundições; - O processo tem esse nome somente porque a mistura com a qual o molde é feito mantém sua umidade original, ou seja, não passa por um processo de secagem; - A preparação do molde, neste caso, consiste em compactar mecânica ou manualmente uma mistura refratária plástica chamada areia de fundição, sobre um modelo montado em uma caixa de moldar;

11 Fundição/Etapas - Confecção do modelo: essa etapa consiste em construir um modelo com o formato aproximado da peça a ser fundida. Esse modelo vai servir para construção do molde e suas dimensões devem prever a contração do metal quando ele se solidificar bem como um eventual sobremetal para posterior usinagem da peça, ele feito de madeira, alumínio, aço, resina plástica e até isopor; - Confecção do molde: o molde é o dispositivo na qual o metal fundido é colocado para que se obtenha a peça desejada. Ele é feito de material refratário composto de areia e aglomerante, esse material é moldado sobre o modelo que após retirado, deixa uma cavidade com o formato da peça a ser fundida;

12 Fundição/Etapas - Confecção dos machos: macho é um dispositivo, feito também de areia, que tem a finalidade de formar os vazios, furos reentrâncias da peça. Eles são colocados nos moldes antes que eles sejam fechados para receber o metal líquido; - Fusão: etapa em que acontece a fusão do metal; - Vazamento: é o enchimento do molde com o metal líquido; - Desmoldagem: após determinado período de tempo em que a peça se solidifica dentro do molde, e que depende do tipo de molde e do metal (liga metálica), ela é retirada do molde (desmoldagem) manualmente ou por processos mecânicos;

13 Fundição/Etapas - Rebarbação: a rebarbação é a retirada dos canais de alimentação massalotes e rebarbas, que se formam durante a fundição, ela é realizada quando a peça atinge temperaturas próximas do ambiente; - Limpeza: a limpeza é necessária porque a peça apresenta uma série de incrustações de areia usada na confecção do molde, geralmente ela é feita por meio de jatos abrasivos

14 Fundição/Vantagens 1- O processo a verde é o mais econômico e o mais simples de aplicar; 2- Presta-se otimamente a produções em grande escala devido a sincronização entre as operações de moldagem e de vazamento do metal; 3- Moldes a verde pela sua colapsibilidade, são facilmente desmoldados; 4 Quando necessário, oferecem a possibilidade de serem submetidos a secagem ao ar ou a secagem superficial; 5- Técnicas modernas de composição e preparo de areias permitem obter peças com precisão dimensional e em peso, e com acabamentos também, comparáveis a processos mais caros.

15 Fundição/Limitação 1- Peças fundidas pelo processo a verde, como é aplicado comumente, são inferiores em acabamento e nas tolerâncias dimensionais e de pesos, em relação a outros processos (mais caros); 2- Para certas aplicações, nas quais a umidade da areia não é desejável, deve-se empregar o processo a verde com areia sem água ou recorrer a outro processo;

16 Materiais usados em moldagem e macharia. O conhecimento das propriedades das areias utilizadas para confecção dos moldes e machos para moldagem em areia é fundamental para compreensão das características das peças obtidas através do processo; - Areia de fundição: São materiais heterogêneos constituídos por: a) Substância granular refratária (geralmente areia silicosa). b) Elementos aglomerantes minerais (argila) e ou orgânicos (óleos aglomerantes derivados de cereais); c) Outros elementos (aditivos);

17 Classificação das areias de fundição Quanto a origem; - Areias naturais: são utilizadas diretamente na moldagem de peças, sem preparo especial( apenas adequadamente umedecidas); - Areias sintéticas: são obtidas artificialmente, misturando os materiais-base (areia base e aglomerante) tomados isoladamente; Os materiais-base (areia base, argila base, aglomerante orgânicos) desempenham, cada um, função específica na areia de fundição sintética: Areia silicosa dá refrateriedade ao molde Argila elemento aglomerante Aglomerantes orgânicos além da função óbvia, conferem propriedades especiais, como alta resistência mecânica e colapsibilidade;

18 Classificação das areias de fundição Quanto a granulação e teor de argila; A AMERICAN FOUNDRYMEN SOCIETY estabelece uma classificação em função do módulo de finura (representa o seu diâmetro médio da peneira de malhas igual ao seu diâmetro) e da porcentagem de argila presente. Classe Módulo de finura Classe %Argila a 300 A < 0, a 200 B 0,5 2, a 140 C 2,0 5, a 100 D 5,0 10, a 70 E 10,0 15, a 50 F 15,0 20, a 40 G 20,0 30, a 30 H 30 45, a Ex.: modulo 60 e 8% de argila : classificação 5-D

19 Classificação das areias de fundição Quanto à parte do molde em que é usada: Areias de faceamento: formam as superfícies externas das peças, ficando em contato direto com o metal líquido. Exigem maiores cuidados na preparação; Areia de enchimento: servem para preencher as caixas onde são feitos os moldes, após o revestimento do modelo com areias de faceamento; Areias de macho: areias de fundição especiais contendo ligantes químicos, utilizadas para fabricação de machos; Quanto ao uso: Areias novas: areias utilizadas pela primeira vez em fundição; Areias usadas: perdem resistência devido a ação do calor sobre o aglomerante. Devem ter suas propriedades corrigidas antes do reaproveitamento;

20 Classificação das areias de fundição Quanto ao teor de umidade: - Areias verdes: areias de fundição que não são submetidas a nenhum processo de secagem após a confecção do molde, contém praticamente o mesmo teor de umidade utilizado na sua preparação; - Areias secas: perdem grande parte da umidade nas superfícies que deverão estar em contato direto com o metal fundido; Podem secar naturalmente ao ar ou com auxílio de fontes de calor; - As areias de fundição são sempre moldadas (compactadas) no estado verde;

21 Requisitos básicos de uma areia de moldagem Escoabilidade A areia deve facilmente preencher o molde, adotando a forma do modelo, a escoabilidade adequada é aquela que produz moldes de densidade uniforme ao longo dos detalhes do modelo com o mínimo de energia; Esta propriedade depende do teor de aglomerante, umidade e tamanho de grãos; Consistência Após a compactação a areia deve reter a forma do modelo (possuir resistência a verde). Refratariedade Capacidade de resistência a fusão ou amolecimento que ocasionaria a sinterização. Depende do tamanho dos grãos, teor de argila e impurezas de baixo ponto de fusão;

22 Requisitos básicos de uma areia de moldagem Plasticidade Capacidade de deformar-se elasticamente a verde, mediante a aplicação de forças externas, retornando a posição inicial quando estas cessam. Um grau de plasticidade adequado é importante para permitir a extração do modelo e colocação de machos; Dureza e resistência Após a compactação a areia deve resistir ao manuseio das caixas e posteriormente a força do metal vazado. Permeabilidade Capacidade de permitir que os gases gerados durante o vazamento ( e o ar presente do molde) escapem da peça; Depende do tamanho de grão, teor de aglomerante, umidade e grau de adensamento do molde;

23 Aditivos Bentonita sódica De origem mineral (composição similar à da argila) é encontrada sob a forma de pó; Tem grande poder de suspensão, grande índice de plasticidade e valores de resistência; Produz uma estrutura com maiores vazios (maior permeabilidade do molde), que associado a uma menor umidade resulta em redução da incidência de defeitos como porosidade, nas regiões superficial e sub-superficial; Recomendado para a fundição de metais com alto ponto de fusão e tensão superficial;

24 Aditivos Pó de madeira (serragem): Usada eventualmente para atenuar os defeitos da expansão do molde (tensões); Apresenta alto teor de voláteis o que limita sua utilização; Mogul (farinha de milho gelatinizada) Melhora a plasticidade evitando a quebra do molde em determinadas situações; Apresenta como desvantagens a dificuldade de compactação, aumento de rugosidade localizada e geração de gases;