DEPARTAMENTO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO

Disciplina: Processos Metalúrgicos de Fabricação

Código: 30-284

Carga Horária: 40h (Teórica: 20h) (Prática: 20h)

Créditos: 02

Pré-Requisito: 30-268

EMENTA

Processos de fundição de metais. Moldes de areia e moldes permanentes. Fundição sobre pressão. Técnicas especiais de fundição. Mecanismos de sinterização e técnicas de metalurgia do pó.

OBJETIVOS

A disciplina visa desenvolver no aluno competências de conceber, planejar, analisar e supervisionar os parâmetros operacionais envolvidos na fabricação de componentes, peças e produtos pelos processos de fundição. Bem como conhecer o desenvolvimento da produção de metais e a técnica da fundição do Brasil. Adquirir conhecimento relativo metalurgia da fusão de metais. O aluno deverá desenvolver também o projeto de uma fundição.

CONTEÚDOS CURRICULARES

UNIDADE DE ENSINO 01 – INTRODUÇÃO AOS PROCESSOS DE FUNDIÇÃO

Ccontextualizar o processo de fundição dentro dos processos de fabricação mecânicos e abordar um breve histórico sobre este processo de fabricação. Apresentar os Princípios Gerais da Fundição mostrando as vantagens dos processos e o passo a passo geral de como são fabricadas peças por este processo. E por fim fazer uma introdução sobre a concepção, desenho, modelo e molde para a fabricação peças por fundição. Apresentar algumas aplicações do processo de forma a exemplificar os parâmetros envolvidos no processo de fundição e suas importâncias.

TDE 01 – Fazer um trabalho em grupo sobre o projeto de um fundição.

UNIDADE DE ENSINO 02 – ASPECTOS METALÚRGICOS DA FUNDIÇÃO - FENÔMENOS DURANTE A SOLIDIFICAÇÃO E DEFEITOS.

Explorar os conceitos sobre a solidificação dos metais apresentando os principais parâmetros envolvidos, tais como: Velocidade de solidificação; Gradientes térmicos e Taxas de resfriamento e como estes influenciam no processo de solidificação e nas propriedades finais de uma peça fabricada por fundição. Também será abordado conceitos sobre o fenômeno de cristalização bem como analisando as morfologias dos grãos sólidos formados. Além disto, abordar os fenômenos de solidificação que são: Contração de Volume; Surgimento de Vazios; Segregação de Impurezas; Desprendimento de Gases e como estes afetam a integridade da peça fundida e como podem ser controlados para garantir a fabricação de peças isentas de defeitos.

Atividade prática 01: Fabricar dois lingotes de alumínio comercialmente puro em duas lingoterias diferentes: uma de aço e outra de areia shell, para, desta maneira, alterar o tempo de solidificação, a velocidade de solidificação e os gradientes térmicos e provocar alterações morfológicas na estrutura granular. Para visualizar os grãos, os lingotes serão seccionados e será revelada a macrografia através do ataque químico água régia..

TDE 02 – Fazer os relatórios sobre a aula prática.

UNIDADE DE ENSINO 03 – ADAPTAÇÃO DE FORMAS E CONFECÇÃO DE MODELOS

Definir o que é um Modelo de Fundição. Também explorar os elementos necessários para fazer o projeto dos Modelos para que seja viável a construção do molde de maneira fácil e eficaz. Por fim explorar soluções para trabalhar as adaptações geométricas importantes para se obter peças fundidas sem defeitos.

TDE 03 – Fazer um estudo sobre adaptações das geometrias para confecção dos modelos.

UNIDADE DE ENSINO 04 – PROCESSOS BÁSICOS DE MOLDAGEM EM AREIA

Abordar as tecnologias para a fabricação dos Moldes de areia e as definições de cada parte envolvida no processo. Também apresentar os tipos de areias para fundição, suas composições, classificações, propriedades e aplicações, e por fim, mostrar algumas máquinas utilizadas no processo de moldagem.

Atividade prática 02: Fabricar uma peça de alumínio, em molde bi-partido, utilizando o processo manual de Areia Verde.

TDE 04 – Fazer o relatório sobre a aula prática 2.

UNIDADE DE ENSINO 05 – DIMENSIONAMENTO DOS MASSALOTES E CANAIS DE ALIMENTAÇÃO, PROJETO DE UMA PEÇA FUNDIDA E EXECUÇÃO PRÁTICA

Abordar as teorias a respeito do projeto dos massalotes e canais de alimentação para a obtenção de peças livre de defeitos. Estimular a aprendizagem dos alunos através do desavio de projetar e dimensionar uma “fundição”, ou seja, projetar a fabricação de uma peça por fundição, realizando adequações na forma conceitual da peça, dimensionando o sistema de canais, principalmente o massalote. Após isto realizar a confecção prática de um modelo de fundição em alumínio, madeira ou impressão 3D e executar a fabricação da peça em alumínio fundido utilizando as técnicas de moldagem em areia verde.

Atividade prática 03: Projetar e fabricar um modelo bi-partido para produzir uma peça de alumínio por fundição utilizando o processo manual de Areia Verde.

TDE 05 – Fazer o relatório sobre a atividade prática 03.

UNIDADE DE ENSINO 06 – AREIA SHELL E CERA PERDIDA

Apresentar as tecnologias existentes para a fabricação de moldes em Areia Shell e areias de cura a frio e as técnicas de fundição conhecidas como Fundição de Precisão ou Cera Perdida. Também serão descritas as vantagens e limitações de cada um dos processos bem como suas aplicações.

Atividade prática 04: Fabricação de uma peça de alumínio com cavidades vazadas utilizando um molde de areia verde com macho de areia shell.

TDE 06 – Fazer o relatório sobre a atividade prática 4.

UNIDADE DE ENSINO 07 – MOLDAGEM EM MOLDES METÁLICOS OU PERMANENTES

Definir as técnicas de moldagem em moldes metálicos ou permanentes explorando as variações existente neste processo que pode ser por gravidade ou sob pressão. Além disto, serão apresentar as técnicas de lingotamento contínuo e de fundição por centrifugação. Abordando as vantagens e limitações e indicando quais peças que podem ser fabricadas em cada um destes processos.

Atividade prática 05: Fabricar uma peça de alumínio em molde metálico bipartido com macho de areia shell.

TDE 07 – Fazer o relatório sobre a aula prática 5.

UNIDADE DE ENSINO 08 – FORNOS PARA FUNDIÇÃO

Classificar os diferentes fornos de fundição, explorar suas características, potencialidades e aplicações bem como abordar parâmetros de operação dos principais fornos.

TDE 08 – Fazer, em grupo, o projeto e dimensionamento de uma fundição.

UNIDADE DE ENSINO 09 – OPERAÇÕES PÓS-FUSÃO - ACABAMENTO E INSPEÇÃO

Abordar os conceitos e tecnologias envolvidas nas operações pós-fusão que tratam do acabamento e das inspeções das peças. Desta forma serão explorados as técnicas de limpeza, quebra de canais e rebarbação e os ensaios destrutivos e não destrutivos que devem ser realizados para avaliar se as peças estão livres de defeitos.

Atividade prática 06: Fabricar as peças por fundição em areia verde projetada pelos grupos.

TDE 09 – Elaborar o plano de fabricação das fundições projetadas pelo grupo.

METODOLOGIA

Visando desenvolver nos alunos as competências de conceber, planejar, analisar e supervisionar os parâmetros operacionais envolvidos na fabricação por fundição, as aulas são desenvolvidas de forma variada e tem como metodologias: a tradicional (expositivo-dialogadas com estudos dirigidos), a ativa e a sócio-interacionista. No intuito de desenvolver as competências inerentes à disciplina, podem ser utilizados recursos de multimídia como projetores de imagem e vídeo, materiais concretos e máquinas e equipamentos presentes no laboratório, e a contextualização ocorre através da resolução de problemas reais. Os alunos desenvolverão Trabalhos Discente Efetivos – TDEs no total de 10h, envolvendo resolução de exercícios e problemas reais com a aplicação dos conceitos trabalhados na área de fabricação por processos de fundição.

AVALIAÇÃO

A avaliação da disciplina propõe verificar se as competências pretendidas neste plano de ensino foram adquiridas pelo acadêmico, por meio dos seguintes instrumentos de avaliação: provas escritas e Trabalhos Discentes Efetivos, estes últimos valendo 20% da média parcial.

As avaliações serão realizadas ao longo do semestre e distribuídas uniformemente de acordo com o plano de ensino. Em uma aula que antecede uma avaliação serão dadas orientações a respeito da sistemática a ser adotada e os conteúdos exigidos, bem como os critérios específicos da avaliação. No instrumento de avaliação haverá de forma explícita e por escrito quanto valerá cada questão.

BIBLIOGRAFIA BÁSICA

BALDAM, Roquemar De Lima, VIEIRA, Estefano Aparecido. Fundição - Processos E Tecnologias Correlatas. 1 ed. São Paulo: Erica, 2013.

GUESSER, Wilson Luiz. Propriedades mecânicas dos ferros fundidos. São Paulo: Edgard Blücher, 2012.

CHIAVERINI, Vicente. Aços e ferros fundidos: Características gerais, tratamentos térmicos, principais tipos. 7.ed. São Paulo: Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais, 2005.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

GARCIA, Amauri. Solidificação: Fundamentos e aplicações. Campinas: Unicamp, 2007.

TORRE, Jorge. Manual prático de fundição: e elementos de prevenção da corrosão. São Paulo: Hemus, 2004.

ROMANUS, Arnaldo. Moldagem em areia a verde: Manual de defeitos e soluções. São Paulo: Global Market, 2005.

ABREU, Alírio Gerson da Silva; FONSECA, Marco Túlio da. Alimentação e enchimento de peças fundidas vazadas em moldes de areia. Belo Horizonte: SENAI, 2007.

MACHADO, Ioná Macêdo Leonardo; FREITAS, Alênio Wagner de. Tecnologia básica do processo de fundição por cera perdida. Belo Horizonte: SENAI, 2001.