Baixe Projeto de Fundição: Massalotes e Cálculos e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Processo de Produção, somente na Docsity!
O projeto de fundição é o conjunto de informações dispostas num desenho contendo os dados de numero e posição de massalotes e resfriadores, canais de vazamento, respiros, etc. Massalotes: São reservatórios de metal liquido que irão compensar a contração do metal da peça quando da mudança do estado liquido para o sólido. Um massalote mal dimensionado irá causar um “rechupe” ou vazio de contração na peça. Resfriadores: São peças metálicas que entrarão em contato com a superfície da peça, acelerando a solidificação naquela posição.São usados para direcionar a solidificação de forma a aumentar a eficiência dos massalotes. Respiros: São canais para saída do ar e dos gases de combustão da resina da areia durante o vazamento do metal no molde. Canais de vazamento: São os dutos para levar o metal vindo da panela de vazamento até o interior do molde, que contém a cavidade que irá formar a peça fundida. Os projetos de peças fundidas em aço são completamente diferentes dos projetos de peças fundidas em ferro, pela simples razão destas ligas terem uma contração de solidificação bastante diferentes.
Requisitos de um Massalote
O massalote deve, através de uma alimentação eficiente, atrair para si o rechupe de solidificação. Para tanto, o mês mo deve satisfazer as seguintes condições básicas: a) ser localizado junto a região da peça que solidifica por último. Para a determinação da última região da peça a solidificar, e realizado o cálculo dos módulos parciais e estabelecida uma ordem de solidificação a partir da qual, são determinados os locais onde devem ser posicionados os massalotes ou massalote necessário (s). Outro recurso do qual pode ser lançado mão e a chamada "regra de círculos inscritos", muito utilizada para peças com seções diferentes, onde são inscritos círculos com diâmetros diferentes. Quanto maior o diâmetro do circulo maior será o modulo da seção, de maneira que uma região com diâmetro maior vai alimentar uma de menor diâmetro, necessitando a primeira de um alimentador (massalote). A figura 1 ilustra uma aplicação da regra dos círculos inscritos. De acordo com a figura, pode-se concluir que d3> d1 >d2, logo as regiões A e C vão alimentar a região B, resultando que a região C deverá apresentar rechupe, a menos que sejam utilizados recursos tais como indicado nos Itens (b) e (c) da figura 1.
Figura1: Aplicação da "regra dos círculos inscritos" b) solidificar após a parte da peça a ser alimentada. Aqui entra novamente em questão o conceito de módulo de resfriamento. Como o massalote deve solidificar após a peça, ou a parte desta a ser alimentada, o mesmo deve apresentar um medulo de resfriamento superior ao da parte a ser alimentada. Normalmente, o dimensionamento do massalote e feito de modo que o seu módulo apresente uma margem de segurança de aproximadamente 20% em relação ao módulo da peça, ob tem-se desta forma a relação: Alem deste fato, algumas outras providencias podem ser tomadas no sentido de assegurar uma alimentação eficiente, entre as quais podem ser citadas:
- vazar o metal pelo massalote;
- no caso de enchimento por baixo, colocar o massalote nos ataques;
- reduzir ao máximo as perdas de calor no massaiote;
- reaquecimento do metal do massalote. Conter quantidade suficiente de metal líquido Para que o massalote forneça a quantidade necessária de metal líquido, de modo a eliminar a presença de rechupe na peça, e necessário que este tenha um volume mínimo. Um meio amplamente utilizado para determinação do volume mínimo de um massalote e a chamada “regra da contração”. Esta regra e expressa pela seguinte relação:
Tabela 2: Valores do coeficiente K' de acordo com o tipo de massalote d) atuar com pressão máxima durante o tempo de solidificação. O metal de alimentação, proveniente do massalote para compensar as contrações do líquido e de solidificação, tem que vencer resistências opostas, tais como: o atrito deste líquido contra os cristais cobertos com metal pastoso e o aumento da viscosidade do metal pastoso à medida que aumenta o resfriamento. Portanto, para vencer estas resistências, o metal líquido do massalote deve dispor de uma força de penetração, sendo que esta força e resultante da combinação da pressão metalostática com a pressão atmosférica e eventualmente, com outros tipos de pressão, tais como: pressão centrífuga e pressão de gases. e) ter o peso mínimo em relação ao peso da peça. Levando em consideração apenas os massalotes a proporção de retornos e calculada através da relação: Para que tenhamos um bom rendimento metálico e necessário que Rm apresente um valor baixo. Isto pode ser obtido através de um dimensionamento correto dos massalotes, bem como através de uma distribuição correta dos mesmos.
Tipos de Massalotes e Sistemas Básicos de Canais
Os massalotes comuns podem ser classificados em quatro tipos, de acordo com o seu formato e com a localização do mesmo em relação à peça.
Figura 2: Tipos de massalotes (a) massalote direto aberto (montante) (b) massalote direto cego (c) massalote lateral aberto (d) massalote lateral cego Os sistemas básicos de enchimento são quatro conforme mostra a figura 3 a) Sistema 1 (fig. 3-a) Utilizado para metais que apresentam solidificação progressiva e pouco oxidáveis no estado liquido, tais como: aço baixo carbono, ligas cobre-níquel com níquel <10%, cobre 98% e ferro fundido cinzento com 3,8 <carbono equivalente <4,3.Com este tipo de sistema procura-se a solidificação dirigida para o massalote, para tanto projeta-se o ataque no massalote e utiliza-se um enchimento lento por cima com velocidade normal nos ataques. b) Sistema 2 (fig. 3-b) Utilizado para metais que solidificam de forma extensiva e pouco oxidável no estado líquido, tais como: aços con carbono >0,3%, aços manganês 11-14%,ferros fundidos com carbono equivalente <3,8% ou carbono equivalente> 4,3%, ferro fundido nodular no caso de peça de pequena altura, ferro'fundido branco e bronze. Com este tipo de sistema procura-se obter uma solidificação uniforme através de um enchimento rápido por cima e com velocidade normal nos ataques. c) Sistema 3 (fig. 3-c) Este tipo de sistema e próprio para metais que apresentam solidificação fortemente progressiva e são muito oxidáveis no estado líquido, entre os quais pode ser citados: os aços inoxidáveis, os ferros fundidos ligados com cromo e níquel, as ligas cobre-alumínio com alumínio< 10%, as ligas A1- 13Si_ e A1-10Si-Mg, os latões de alta resistência e o alumínio e magnésio puros. Este tipo de sistema visa a obtenção de uma solidificação dirigida no sentido dos massalotes, de maneira a evitar a ocorrencia de vazios na peça. O ataque e projetado no massalote, o enchimento lento por baixo com velocidade reduzida nos ataques. d) Sistema 4 (fig. 3-d) O sistema 4 e indicado para metais que solidificam de maneira extensiva e que são muito oxidáveis no estado líquido com os aços com cromo> 30%, os ferros fundidos nodulares no caso de peças de
Sobreaquecimento: 150°C
Molde: Não-rigido
Canais: Livre
Massalote: Cego
M1= V1/A
V1= . (500² - 400²). 300 = 84823001,65 mm³
A1= (2. . 500. 300) + (2. . 400. 250) + (. (500² - 400²). 2) = 2136283,01 mm²
M1 = 39,
M2 = V2/A
V2 = . (400² - 25²). 50 = 25034566,46 mm³
A2 = 2. . (400² - 25²) = 100382,66 mm²
M2 = 25
M3 = V3/A
V3 = . 25². 200 = 392699,08 mm³
A3 = (. 25². 2) + (150. 2. . 25) = 27488,93 mm²
M3 = 14,
Calculando:
K = constante de solidificação
M massalote > K. M peça
M massalote > 1,2. 39,7 = 47,
Dimensões do massalote:
Diâmetro do massalote: Dm = 4. M massalote = 190,56 mm
Altura do massalote: Hm = 1,5 à 2,5. Dm = 2,5. 190,56 = 476,84 mm
V massalote: Vm = (. Dm²)/4. Hm = 13599597,31 mm³
Eficiência do massalote:
Vm = Volume de massalote Vpeça = Volume da peça
r= ds
K’ = Coeficiente que depende das condiçoes de funcionamento do massalote
Vm > V peça. r. k’. ds/dq
Qtde de massalote: 43035798,12 / 13599597,31 = 3,16 4 massalotes.
R: Para esta peça vamos utilizar 4 massalotes, dispostos simetricamente na região 1
da peça em questão.
M1 = V1/A
V1 = 20. 100. 100 = 200000 mm³
A1 = 5. 20. 100 + 100. 100 = 20000 mm²
M1 = 10
M2 = V2/A
V2 = 30. 80. 100 = 240000 mm³
A2 = 2. 30. 100 + 2. 30 .80 + 20. 100 = 12800 mm²
M2 = 18,
M3 = V3/A
V3 = 20. 30. 100 / 2 + 20. 30. 100 = 90000 mm³
A3 = 36. 100 + 2. 20. 30 / 2 + 2. 20. 30 + 20. 100 = 7400 mm²
M3 = 12,
M4 = V4/A
V4 = 20. 30. 100 = 60000 mm³
A4 = 2. 20. 100 + 5. 100 + 2. 20. 30 = 5700 mm²
M4 = 10,
M5 = V5/A
V5 = 25. 30. 100 = 75000 mm³
A5 = 2. 30. 25 + 2. 30. 100 = 7500 mm²
M5 = 10
M6 = V6/A
V6 = 50. 100. 50 = 250000 mm³
A6 = 25. 100 + 3. 50. 100 + 2. 50. 50 = 22500 mm²
M6 = 11,
Calculando:
M massalote > K. M peça
M massalote > 1,2. 18,75 = 22,
Dimensões do massalote:
Diâmetro do massalote: Dm = 4. M massalote = 90 mm
Altura do massalote: Hm = 1,5 à 2,5. Dm = 1,5. 90 = 135 mm
V massalote: Vm = (. Dm²)/4. Hm = 858397,5 mm³
Eficiência do massalote:
Vm > V peça. r. k’. ds/dq
858397,5 > 123012 OK
Qtde de massalote: 1 massalote na região 2.
Obs : Devido a solidificação ocorrer primeiro na região 5, pode ocasionar problemas
na região 6, necessitando assim de um massalote.
Calculando:
M massalote > K. M peça
M massalote > 1,2. 11,11 = 13,
Dimensões do massalote:
Diâmetro do massalote: Dm = 4. M massalote = 53,32mm
Cálculo dos volumes: V1=20100100=200000mm³ V2=3010080=240000mm³ V3=2010030+1030/2100=90000mm³ V4=2030100=60000mm³ V5=3025100=75000mm³ V6=5010050=250000mm³ Cálculo dos módulos de resfriamento: M=V/A M1= M2=18, M3=12, M4=10, M5= M6=11, O massalote deve ser colocado onde o módulo de resfriamento é maior, no caso o M2. Mas como M6 é maior que M5, devemos colocar um outro massalote em M6 pois o metal se solidificara mais rápido em M5, o que impossibilita que o metal migre para M6. Cálculo do módulo de resfriamento do massalote 1 (Mm) = K * Mp Mm>1,218, Mm>22, Cálculo das dimensões do massalote: Diâmetro do massalote: Dm>4Mm Dm>422,5=90mm Altura do massalote: Hm>1,5 a 2,5Mm Hm>2,522,5=56,25mm Volume do massalote: Vm= r²*h
Vm=3,1445²56,25=357665,5mm³ Cálculo do volume critico (Vc): Vc=Vprk'ds/dq Vc=9150000,0761, Vc=437717,7mm³ Como Vc>Vm, iremos mudar as dimensões do massalote, para que Vm seja maior que Vc. Diâmetro do massalote: Dm>4,56Mm Dm>4,5622,5=102,6mm Volume do massalote: Vm= r²h Vm=3,1451,3²56,25=464822,24mm Cálculo do módulo de resfriamento do massalote 2 (Mm) = K * Mp Mm>1,211, Mm>13, Cálculo das dimensões do massalote: Diâmetro do massalote: Dm>4Mm Dm>413,33=53,32mm Altura do massalote: Hm>1,5 a 2,5Mm Hm>2,513,33=33,33mm Volume do massalote: Vm= r²h Vm=3,1426,66²33,33=74384,97mm³ Vc=437717,7mm³ Como Vc>Vm, iremos mudar as dimensões do massalote, para que Vm seja maior que Vc. Diâmetro do massalote: Dm>5Mm Dm>5*13,33=66,65mm
