Aula 06 - Fornos de Fundição

Introdução

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Os processos de fundição dos metais consistem principalmente em aquecer os met metai ais, s, fu fund ndin indo do-o -oss e pree preenc nche hend ndo o mo mold ldes es preparados com este metal líquido. O aquecimento até o ponto de fusão é feito em fornos de fusão. Podem ser de diferentes tipo poss, segun gundo o metal e a qualidade das peças que deseja fundir.

Tipos de Fornos

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Entre os principais tipos de fornos utilizados para a fundição estão: •

Fornos Cubilô

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Fornos de Reverberação

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Fornos de Crisol

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Fornos Elétricos a Arco

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Fornos Elétricos por Indução

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Fornos Elétricos pro Resistência

Tipos de Fornos 

Fornos Cubilô •

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Fornos de Reverberação •

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Fundição do Ferro e do Aço

Fornos Elétricos por Indução •

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Fundição do Ferro, do Aço, das Ligas Leves e das Ligas de Cobre

Fornos Elétricos a Arco •

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Fundição do Aço

Fornos de Crisol •

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Fundição de Ferro

Fundição das Ligas Leves

Fornos Elétricos pro Resistência •

Fundição de toda classe de metais

Forno Cubilô 

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Utilizado na maioria das fundições de ferro. Forno de cuba vertical Cilindro de placas de ferro com revestimento refratário Crisol: parte inferior, onde se deposita o Ferro Fundido. Caixa de vento: alimentação do ar necessário para a combustão do carvão.

Forno Cubilô

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Ar soprado com pressão entre 0,03 e 0,10 kg/cm², controlado por manômetros. Garantir boa temperatura e fluidez do metal líquido. Correto fluxo de ar para elevação da temperatura através da combustão completa do carvão. Excesso de ar acarreta resfriamento do ferro líquido nos canais.

Forno Cubilô

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O ferro fundido é depositado entre os canais e a placa de fundo, na parte inferior do cubilô, permanecendo as escórias sobre a superfície do ferro líquido. A escória é evacuada por orifício adequado: escoriador. Evita que as escórias alcançem os canais, provocando sua obstrução.

Forno Cubilô 

Na parte superior existe uma abertura chamada alçapão, onde é introduzida toda a matéria-prima para a fundição do ferro. •

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Ferro fundido Sucata Coque Calcário

Forno Cubilô

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Acima do alçapão termina o forno na chaminé, por onde ocorre a exaustão dos gases produzidos pela combustão do carbono entre outros. Câmara de Fagulhas: evitar a saída destas para o exterior e consequentemente incêndios. Cortina de água: eliminar completamente as fagulhas.

Forno Cubilô

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Desvantagem: •

Não consegue grande quantidade de ferro fundido em uma única vez, pois precisa esperar o enchimento do crisol para cada vazamento, proporcionando uma marcha irregular de produção.

Forno Cubilô

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Solução: •

Instalação de antecrisol: O ferro fundido no cubilô passa imediatamente para um crisol externo.

Forno Cubilô 

Funcionamento: •

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Pré aquecimento do forno com queima de lenha no crisol: eliminar umidade que pode danificar o refratário. Carregamento de coque até 1m acima dos canais de ventilação aproximadamente. Coque duro, denso e resistente para evitar fragmentação e queima rápida. (Carbono fixo: 90% mín. Cinzas: 10% máx. Enxofre: 1% máx.) Carrega-se o ferro, com camadas alternadas de coque e fundente: formação de escórias fluidas.

Forno Cubilô 

Funcionamento: •

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O Coque se queima com o ar projetado pelo ventilador, fundindo o ferro, que goteja no crisol. A zona de coque não pode estar baixa, evitando a proximidade da zona de fusão do ferro com os canais de ventilação: oxidação do metal e aumento do enxofre. O aumento de óxido de ferro na escória diminui sua eficiência. Abre-se o alvado ou orifício de vazamento, até então fechado com tampão de argila. (80% de argila refratária, 20% pó de carvão)

Forno Cubilô

Forno Cubilô

Forno Cubilô

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Formação de escória: •

CaCO3 + calor = CaO + CO2

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CaO+SiO2=CaSiO3 (escória)

Dessulfuração: •

FeS + Na2CO3 = Na2S + FeO + CO2

Forno de Reverberação

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Nesses fornos o carvão não está em contato com o metal, logo não se produz um aumento no teor de carbono no ferro. Utilizado para ferros fundidos com baixo teor de carbono (2,0-2,5%) e na fundição de bronze. Utilizado para dimensões.

fundir

peças

de

grandes

Calefação feita a partir de hulha (60-80%C), carvão pulverizado, petróleo, óleo diesel ou gás.

Forno de Reverberação

1. 2.

3.

4.

Lareira. Laboratório: Fusão do metal. Ocorre pela reverberação da chama de gás pela abóbada, aquecendo o metal. Altar: Separa o laboratório da lareira. Saída dos gases.

Forno de Reverberação

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Consiste em uma lareira revestida de ladrilhos refratários, separadas da soleira ou laboratório onde se encontra o metal por um muro chamado altar. A soleira deve ter uma dimensão tal que os gases ao sair pelo alçapão ainda tenho temperatura suficiente para fundir o metal.

Forno de Reverberação 

Funcionamento: •

Combustão incompleta do carvão: CO •

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Este óxido é queimado com o ar secundário insuflado, completando a reação: •

•

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2C + O2 = 2CO

2CO + O2 = 2CO2

Reação exotérmica, desprendendo calor para o funcionamento do forno. O calor se transmite por radiação, istoé, pela reverberação da abóbada e as paredes do forno, distribuindo-se pela soleira.

Forno de Reverberação

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Obtém-se temperaturas de 1500 a 1600°C Pode ser rotativo, com queimador de combustível em um extremo e no outro a saída de gases.

Forno de Reverberação

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Reverberação:

“Ato ou efeito de reverberar. Reflexão da luz ou calor.”

Forno de Crisol

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Amplamente utilizados para todo tipo de fundições: Fundição de ferro, aço, ligas leves e bronzes. Crisol: recipiente construído de material refratário, argila e grafite, que é colocado no interior de uma mufla coberta interiormente por ladrilhos refratários, que se aquece por meio de carvão, gás, óleo combustível, petróleo, etc.

Forno de Crisol

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O combustível não entra em contato com o metal fundido, de modo que nestes fornos podem ser preparadas fundições de alta qualidade. Através de tampas adequadas, capas protetoras de fundentes ou campanas de gases inertes, evita-se também o contato dos gases de combustão com o metal líquido,

Forno de Crisol

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Observa-se o crisol C de grafite, sustentado pelo pedestal P, sobre um fundo de revestimento refratário do forno. A chama do queimador envolve o crisol antes de sair pela chaminé superior.

Forno de Crisol 

Podem ser basculantes para facilitar o vazamento, ou pode ter o crisol retirado por meio de tenazes adequadas para efetuar o vazamento do metal líquido contido no mesmo.

Forno de Crisol

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Abaixo, um tipo de forno de crisol para fusão do bronze.

Forno de Crisol

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Neste tipo de forno para bronze a tampa está situada ao nível do solo. O crisol é colocado sobre um queimador, estando totalmente rodeado pelo coque em combustão.

Construído num fosso, de modo que possa se extrair facilmente do crisol o metal fundido, com o auxílio de uma concha.

Forno de Crisol

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O crisol está apoiado por um suporte ou pedestal no fundo do forno, cujo interior está revestido de ladrilhos refratários Na parte inferior temos o queimador, junto a uma entrada de ar forçado, procedente de um ventilador elétrico. A chama sobre entre a parede refratário e o crisol, saindo pela parte superior do forno.

Forno de Crisol 

Desvantagens: •

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Em fornos aquecidos por carvão, deve-se tomar cuidado no armazenamento do coque, para evitar umidade: desprendimento do vapor de água oxidaria o crisol. Da mesma maneira evita-se o abastecimento do forno com coque de alta granulometria, pois o ar alcançaria a superfície do crisol, oxidando-a. Em fornos com calefação a óleo, a oxidação dos crisóis é devida frequentemente também ao mal funcionamento dos queimadores, ao não pulverizar corretamento o combustível.

Forno de Crisol 

Atmosfera controlada: •

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Neutra: não exerce nenhuma ação sobre o metal fundido, conseguido com a combustão completa, sem excesso de oxigênio (difícil de se obter na prática). Oxidante: excesso de ar, provocando perdas de metal fundido por oxidação. Redutora: Falta de ar, com combustão incompleta do combustível, produzindo gases redutores, que podem ser absorvidos pelo metal líquido formando porosidades.

Forno de Crisol

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Cuidados: •

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Fusão de Bronze e Latões: evitar a incorporação dos gases redutores com a criação de atmosfera oxidante ao redor do metal. Efetuar a carga com lingotes e sucata que possam se dilatar livremente, evitando a pressão sobre as paredes do crisol, rompendo as mesmas. Ligas com muitos fundentes, evitar a incrustração destes na parede do crisol, também mantendo o mesmo livre de dilatações distintas.

Fornos Elétricos

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Os fornos elétricos podem ser de 3 tipos: •

A arco

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Por indução

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Por resistência

Fornos Elétricos

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Vantagens: •

Peças fundidas de alta qualidade: controle de composição do produto final, evitando a contaminação.

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Menos espaço para instalação.

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Operados com maior limpeza e facilidade.

Forno a Arco

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Utilizam o calor desenvolvido pela descarga elétrica em forma de arco os eletrodos que são introduzidos no forno. •

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Dois eletrodos: corrente monofásica Três eletrodos: corrente trifásica Dois eletrodos e a soleira: corrente trifásica

Forno a Arco

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A corrente utilizada é muito grande e são conectados a rede de distribuição de alta tensão através de transformadores especiais. São construídos normalmente de basculante para facilitar o vazamento.

forma

Existe tipos de forno com arco entre um eletrodo e a parede do forno, e após fundir o metal, entre o eletrodo e o banho de metal líquido.

Forno a Arco

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Funcionamento: •

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Os eletrodos são baixados até entrar em contato com a carga metálica. Neste momento salta o arco, começando o aquecimento e a fusão do metal. A partir deste momento, os eletrodos sobem e descem até se formar um depósito de metal líquido debaixo de cada um.

Forno a Arco

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Pelo fato de não estar em contato com combustíveis, nem gases resultantes da combustão, é obtido um metal de boa qualidade, podendo ser mantido o controle de composição química mais exato do que em qualquer outro tipo de forno.

Forno de Indução

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Fundição das Ligas Leves

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Podem ser de baixa ou alta frequência.

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Vantagens: •

Em ambos a força eletrodinâmica produz agitação no banho, obtendo-se um metal homogêneo.

Forno de Indução 

Baixa frequência: •

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Metal fundido se dispõem em um cadinho de forma anular, que constitui a espira secundária de um transformador. Pela ação magnética da bobina primária, gera-se na bobina secundária uma correntes de alta intensidade, desenvolvendo o calor necessário para a fusão do metal.

Forno de Indução

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Alta frequência: •

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Como no forno de baixa frequência, a corrente de alta frequência percorre o a bobina cilíndrica em cujo interior está o cadinho, de modo que o metal a ser fundido seja o núcleo percorrido pelo fluxo magnético induzido pela bobina. Pela variação desse fluxo magnético, são geradas correntes que produzem o aquecimento e a fusão do metal.

Forno de Indução

Forno de Resistência

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Utilizados para a fundição de metais de baixo ponto de fusão, geralmente alumínio e ligas leves, sendo sua capacidade bastante reduzida. São basicamente constituídos de uma mufla de material refratário com alojamentos para a resistência (fios de Níquel-Cromo). Na mufla é alojado o cadinho de grafite ou metálico.

Forno de Resistência

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Não são muito empregados na fundição, apesar de o fato de o metal não entrar em contato com os combustíveis ou gases produzidos pela combustão dos mesmos, produzem peças de boa qualidade. A regulagem de temperatura é perfeita por pirômetros e termopares automáticos.

Forno de Resistência

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Desvantagem: •

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Consumo elevado de energia. Levam tempo para alcançar a temperatura de fusão. Geralmente exigem reparos ou trocas frequentes de resistência.