Tem-se na indústria da fundição de metais ferrosos o desafio de se produzir diferentes ligas de aço e ferro fundido com composições químicas diversas. As empresas possuem uma gama ampla de sucatas e adições disponíveis para realizar seus processos, e diversas composições de escórias são possíveis de serem alcançadas, diversificando as eficiências metálicas a cada corrida. O presente trabalho objetiva desenvolver três modelos inéditos, a saber, de rendimento metálico, de carregamento do forno e de otimização da composição química final do banho, com a intenção de auxiliar no planejamento de corridas. Também são apresentados indicadores de custo-benefício e de capacidade de suprimento de elementos de liga para fornecer critérios práticos às tomadas de decisão envolvendo as etapas de produção. Com os modelos desenvolvidos, foram obtidos resultados de eficiência metálica com patamares similares às estimativas de eficiência da prática na indústria. Os resultados de carregamento se mostraram melhores em termos econômicos, e tanto este modelo quanto o de otimização da composição resultaram em corridas tecnicamente equivalentes às práticas encontradas na indústria. / The challenge of producing different steel alloys and cast iron in various chemical compositions is verified in the foundry industry. Companies have a wide range of scraps and additions available to perform their processes, and various slag compositions are possible to be achieved, diversifying the metallic efficiencies in each tap. This work intends to develop three unpublished models, namely metallic yield, furnace loading and optimization of the final chemical composition, aiming to assist the planning of foundry process. Indicators of cost-effective and supply capacity of alloying elements are also presented to provide practical criteria for decision making involving their steps. Results were obtained with efficiencies similar to estimates of metallic efficiency in the practice of the industry. Its charging results proved best in economic terms, and both this model and the optimization of the composition resulted in taps technically equivalent to the practices found in the industry.

Estágio realizado em colaboração na FUNDIPOR, produtos para Fundição, Ld.ª, SAKTHI Portugal, S.A. e HÜTTENES-ALBERTUS GmbH / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Estágio realizado na OLIVA1925 e orientado pelo Eng.º Sandro Nelson Lemos Pinto / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-08Bitstream added on 2014-06-13T20:35:15Z : No. of bitstreams: 1 silva_cc_me_guara.pdf: 921419 bytes, checksum: 94ecc5063c88435588fff33d6091d533 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A liga AA 356 é uma liga de alumínio de grande importância porque é amplamente utilizada na indústria automobilistica e aeronáutica. Para melhorar as propriedades mecânicas dessa liga, são usados inoculantes para o refino de grãos; essas propriedades, apresentadas pelo produto final, dependem também das condições em que o metal foi fundido e solidificado. Os componentes solidificados em molde de metal, com uma taxa de extração de calor maior, têm propriedades mecânicas superiores àqueles solidificados em moldes de areia, que têm uma taxa de extração de calor mais baixa. A curva de resfriamento é usada como uma ferramenta para avaliar a eficácia de refino de grão e, é influenciada por fatores como o material do molde, a taxa de resfriamento e adições de inoculantes para refino de grão. Com o uso da curva de resfriamento, algumas propriedades da liga podem ser obtidas, tais como: o calor latente de solidificação, a fração sólida, as temperaturas liquidus e solidus, o tempo local de solidificação, além de identificar a presença de inoculantes para o refino de grão. A primeira derivada da curva melhora a precisão das informações apresentadas na curva de resfriamento. Essa derivada representa a taxa de resfriamento. Para o desenvolvimento desse trabalho alguns lingotes foram refundidos variando-se o material do molde e, consequentemente, a taxa de resfriamento; adicionando-se ou não inoculante para o refino de grão na forma de liga mãe Al-5Ti-1B, na proporção de 0,05%. As curvas de resfriamento para as solidificações foram plotadas e analisadas. Confirmou-se que a curva de resfriamento com sua primeira derivada fornecem, além das temperaturas solidus e liquidus, as temperaturas de transformações de fases e informações sobre a eficácia do refino de grão. Variando-se o material... / The AA 356 alloy is an aluminum alloy of great importance because it is widely used in the automobile and aeronautic industries. To improve the mechanical properties of this alloy, inoculants are used for grain refinement; these properties, presented by the final product, also depend on conditions, under which the metal was melted and solidified. The components solidified in a metal mold, with a higher heat extraction rate, have mechanical properties superior to the ones solidified in sand molds that have a lower heat extraction rate. The cooling curve is used as a tool to evaluate the effectiveness of grain refinement and it is influenced by factors as: mold material, cooling rate and of inoculants additions for grain refinement. With the use of the cooling curve analysis can be obtained some properties of the alloy, such as: the latent heat of solidification, the solid fraction, the solidus and liquidus temperatures, the local time of solidification. In addition, to evaluate the presence of inoculants for grain refinement. The first curve derivative improves the accuracy of the information given in the cooling curve. That derivative represents the cooling rate. For this work development, some ingots were remelted varying the mold material and, consequently, the cooling rate; also added or not the grain refinement inoculants in the form of master alloy Al-5Ti-1B, at the rate of 0.05%. Cooling curves for solidifications were plotted and analyzed. It was confirmed that the cooling curve with its first derivative provides, in addition to the liquidus and solidus temperatures, the phase transformation temperatures and information about the effectiveness of grain refinement. Varying the material of molds and through optical microscopy techniques... (Complete abstract click eletronic access below)

Tendo em vista que a redução da geração de resíduos industriais é limitada, a reciclagem de resíduos tem sido praticada na tentativa de minimizar os danos causados pelos mesmos. Devido à grande quantidade de materiais consumidos, a indústria da construção civil mostrase promissora para reciclagem de resíduos. Assim como vem sendo praticado com as escórias de alto-forno, esta pesquisa propõe a utilização da escória granulada de fundição, resíduo gerado no processo de fusão de ferro fundido via cubilô, como um material cimentante em concretos na construção civil. Ensaios de caracterização da escória apresentaram bons resultados para aplicação deste resíduo como substituição ao cimento, em termos de índice de pozolanicidade, grau de vitrificação, entre outros. Em razão de um grande número de estruturas de concreto armado necessitarem de intervenções, por não apresentarem um desempenho satisfatório em pouco tempo de uso, que a durabilidade das estruturas de concreto vem sendo amplamente estudada. Sendo assim, esta pesquisa avalia a durabilidade dos concretos com escória granulada de fundição, em termos de absorção de água por sucção capilar e penetração de íons cloreto. Foram estudados concretos contendo diferentes teores de substituição de cimento por escória granulada de fundição (0% - 10% - 30% - 50%), em volume, e relações água/aglomerante (0,40 – 0,55 – 0,70).Os resultados mostram que, para a mesma relação água/aglomerante, a substituição de cimento por escória granulada de fundição aumenta significativamente a taxa de absorção de água e não prejudica significativamente a penetração de íons cloreto. Entretanto, para um mesmo valor de resistência à compressão, a incorporação de escória granulada de fundição é viável tecnicamente, pois diminui a taxa de absorção e a penetração de cloretos.

Pesquisas de ordem ambiental têm sido objeto de estudos de diversas áreas do conhecimento. No âmbito da Engenharia Civil, o foco tem se voltado no gerenciamento e redução do volume de resíduos gerados, bem como no aprimoramento dos materiais e sistemas utilizados. Conseqüência direta disso são os recentes avanços no desenvolvimento de novos materiais e no aproveitamento de resíduos de outros setores produtivos como subprodutos de valor agregado na cadeia produtiva da construção civil. Desse modo, estudar as possibilidades de reciclagem de resíduos em materiais de construção adquire uma nova dimensão, que extrapola a intenção pura e simples de desenvolver um novo produto. Dentro de uma abordagem holística, deve-se pensar em trabalhos que envolvam reciclagem como contribuintes na criação de subprodutos com valor agregado, bem como suscitadores de discussões mais amplas de desenvolvimento sustentado. O setor de blocos de concreto para pavimentação, por sua vez, tem demonstrado um grande potencial de expansão de mercado, tanto na pavimentação de vias de tráfego intenso como também na urbanização de cidades como elementos de paisagismo. Feitas tais considerações, este trabalho objetiva avaliar as potencialidades de utilização de escórias granuladas de fundição, resíduos da produção de ferro fundido, aqui denominadas EGF, na fabricação de blocos intertravados de concreto para pavimentação A partir de contextualização do tema, procura-se avaliar as vantagens da EGF nestes blocos, como substituição parcial do cimento e também como substituição parcial do agregado miúdo. Para ambas as situações, foram realizados ensaios de resistência mecânica à compressão, desgaste por abrasão e absorção de água, em concretos com diferentes teores de substituição (10, 30 e 50%). O teor de 10% de EGF como substituição parcial de cimento foi o que mais se aproximou do desempenho dos blocos referência. Os resultados também demonstram que não há diferenças significativas entre os blocos referência e o blocos com EGF, quanto ao desgaste por abrasão e absorção de água.

A areia de moldagem descartada é o principal resíduo da indústria de fundição. Esse resíduo é regenerado e recirculado no processo produtivo, até o momento que deve ser descartado. O emprego em materiais da construção civil tem sido indicado como a principal possibilidade de utilização segura das areias descartadas. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar, com base em estudos de laboratório e industriais, os aspectos tecnológicos e ambientais do reúso da areia de fundição na produção de blocos cerâmicos. A areia verde foi obtida de uma típica indústria de produção de ferro fundido, localizada no município de Erechim, RS, Brasil, que utiliza os processos de moldagem em areia verde e cold box. Em laboratório foram caracterizados as argilas e o resíduo através de análises químicas, mineralógicas e granulométricas. Foram avaliadas as características dos corpos-de-prova produzidos com adições de 0, 5, 10 e 20% do resíduo na massa cerâmica. Estudou-se também o efeito de diferentes temperaturas de queima. As propriedades avaliadas foram retração linear, absorção de água, resistência à flexão em quatro pontos, composição química, periculosidade (conforme a NBR 10004/2004) e emissões gasosas. Os estudos em planta industrial foram realizados na produção de lotes de blocos cerâmicos de 6 furos sem e com 10% de areia de fundição. . Avaliaram-se as propriedades geométricas, absorção de água, resistência à compressão, periculosidade (conforme a NBR 10004) e emissões gasosas. Segundo a NBR 10004, o resíduo é classificado como Não Perigosos – Classe II A - Não Inertes. Os estudos em laboratório demonstraram que os melhores resultados de resistência mecânica foram obtidos com dosagens de 5 e 10% de areia de fundição e temperatura de queima de 900oC. Através dos resultados da indústria comprovou-se a similaridade e conformidade dos blocos cerâmicos, de acordo com a norma vigente, produzidos com 10% de areia de fundição em termos de geometria, absorção de água e resistência mecânica, permitindo a sua comercialização. Esta dosagem de areia verde não elevou a concentração de poluentes nas emissões gasosas e contribuiu para a redução da emissão de CO. Por fim, pode-se concluir que a reciclagem do resíduo sólido de fundição - areia verde mostrou-se perfeitamente possível para fabricação de produtos de cerâmica vermelha para construção civil.

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um sistema para Análise Térmica e Análise Ténnica Diferencial (DTA) de fundidos e pode ser dividido em duas partes: a) projeto e construção de um sistema de produção de fundidos a baixa pressão, basicamente constituído de uma matriz com termopares adaptados, um forno de espera onde é colocado o cadinho com o metal líquido, um sistema que permite o fluxo do metal líquido (baseado num compressor) até a matriz, e finalmente, um sistema hidráulico que atua nas placas superior e inferior da matriz, de modo a prevenir acidentes, devido a possibilidade de movimentação de alguma parte da máquina quando da aplicação da pressão. b) desenvolvimento de um sistema e software para aquisição e processamento dos dados relativos a curva de resfriamento de fundidos, que permite a simulação em laboratório do Controle de Qualidade "on line" de uma indústria ou mesmo da robotização de uma linha de produção. O sistema de aquisição/processamento consiste basicamente num conversor A/D (12 bits), um conversor D/A, um microcomputador PC-XT (8 MHz, winchester de 20Mb) com co-processador aritmético, um vídeo colorido (640x350) e um plotter (A4); o sinal enviado pelos termopares (mV) é levado ao conversor A/D, e, então, uma série de operações matemáticas são realizadas com os dados adquiridos: conversão dos mV em °C (polinômios especialmente desenvolvidos), filtragem, cálculo da primeira e segunda derivadas da curva de resfriamento e de uma série de parâmetros, tais como: temperatura liquidus e solidus, taxa de resfriamento, intervalo de temperatura e tempo associados ao superesfriamento, parâmetro Gb e tempo local de solidificação, entre outros. Uma série de testes mecânicos e metalográfiros foram realizados visando determinar a dependência destas propriedades com a taxa de resfriamento; também testou-se qual dos parâmetros associados a curva de resfriamento detemina uma melhor correlação com a taxa de resfriamento (o tempo local de solidificação mostrou melhor correlação). Também foi desenvolvido um software complementar, envolvendo o conversor D/A, que permite enviar um sinal ao painel de controle instalado perto do microcomputador, onde a partir da escolha de um parâmetro de controle (no caso escolheu-se a diferença de temperatura associada ao superesfriamento, por exemplo, mas poderia ser outro parâmetro qualquer) e a partir do intervalo de confiança deste parâmetro, a peça é aceita ou rejeitada, o que é indicado pelas luzes do painel: é o chamado "Controle de Qualidade online". Ou seja, cerca de 1 minuto após a realização do ensaio é possível obter a aceitação ou não do fundido, controle este feito individualmente e não via amostragem estatística, como no Controle de Qualidade convencional, que além de exigir a preparação de corpos de prova, laboratórios de ensaio, equipamento, instalações e pessoal, somente fornece os resultados dias após a realização dos testes, o que implica,muitas vezes, que um lote inteiro de peças pode ter sido perdido. / This work describes the development o f a system for Thermal Analysis o f foundry prod ucts; thc ma in two parts of this systcm are: a) a low-pressure foundry system - basically a matrix with thermocouples adapted, a thermal isolated chamber where the mold with the liquid metal is inserted, a low-pressure system (based on a compressor) wich permits the flow of molten metal to the matrix, and an hydraulic system wich applies a force to the plates where the matrix is adapted (avoyding movement of a part of the entire equipment, and consequently, accidents). b) the data acquisition/processing system for the signals coming from the thermocouplesdata points from the cooling curve of AI-Si alloys, wich permits the simulation of a "Quality Control on line" of an industry, or even the principies of the robotization of a process. The data acquisition/processing system consists, basically, of an ND (12 bits) conversor, 10 )IV of sensibility, a PC-XT microcomputer (8 MHz, 20 Mb winchester), with arithmetic processor, a colour vídeo (640 x350), anda plotter (A4); thermocouples are conected to the A/D conversor, and some mathematical operations are realized with the data points from the cooling curve : m V to °C convertion (some polynomium were developed), filtering, first and second derivative of the cooling curve, and some parameters related to the cooling curve: liquidus and solidus temperatures, amount and time of undercooling, local time of solidification (tsL), Gb parameter, nucleation temperature (T 0), among others. Some mechanical and metalographic tests were made in order to determine the relation between tensile properties to rate of cooling, grain size and rate of cooling, grain size and amount of undercooling, etc ... It was also developed a complementary software, related to the DIA c-Onversof, wich permits the visualization on a pane! of the acception or rejection of the piece: it's the so called "Quality Control on line". It means that only a minute after the essay it's possible to know the accpetioh or rejection of a piece - and the procequre is made with ALL pieces. Conventional Quality Control evaluated only a few pieces - the control is statistically and requires many equipments, laboratories, trained technicians, and the result is known only some days after the foundry process, wich means that an entire production can be lost.

Tem-se na indústria da fundição de metais ferrosos o desafio de se produzir diferentes ligas de aço e ferro fundido com composições químicas diversas. As empresas possuem uma gama ampla de sucatas e adições disponíveis para realizar seus processos, e diversas composições de escórias são possíveis de serem alcançadas, diversificando as eficiências metálicas a cada corrida. O presente trabalho objetiva desenvolver três modelos inéditos, a saber, de rendimento metálico, de carregamento do forno e de otimização da composição química final do banho, com a intenção de auxiliar no planejamento de corridas. Também são apresentados indicadores de custo-benefício e de capacidade de suprimento de elementos de liga para fornecer critérios práticos às tomadas de decisão envolvendo as etapas de produção. Com os modelos desenvolvidos, foram obtidos resultados de eficiência metálica com patamares similares às estimativas de eficiência da prática na indústria. Os resultados de carregamento se mostraram melhores em termos econômicos, e tanto este modelo quanto o de otimização da composição resultaram em corridas tecnicamente equivalentes às práticas encontradas na indústria. / The challenge of producing different steel alloys and cast iron in various chemical compositions is verified in the foundry industry. Companies have a wide range of scraps and additions available to perform their processes, and various slag compositions are possible to be achieved, diversifying the metallic efficiencies in each tap. This work intends to develop three unpublished models, namely metallic yield, furnace loading and optimization of the final chemical composition, aiming to assist the planning of foundry process. Indicators of cost-effective and supply capacity of alloying elements are also presented to provide practical criteria for decision making involving their steps. Results were obtained with efficiencies similar to estimates of metallic efficiency in the practice of the industry. Its charging results proved best in economic terms, and both this model and the optimization of the composition resulted in taps technically equivalent to the practices found in the industry.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T13:44:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T00:37:17Z : No. of bitstreams: 1 176268.pdf: 54063065 bytes, checksum: 79ae4d52863707703638b117ec6e4a88 (MD5) / Recentemente, diversas tecnologias de prototipagem rápida têm surgido para reduzir os tempos inerentes às re-iterações e ajustes necessários para criar um produto de alta qualidade. Estas tecnologias oferecem a capacidade de produzir, rapidamente, objetos sólidos tridimensionais diretamente a partir de dados gerados em sistemas CAD. Os modelos fabricados usando métodos de prototipagem rápida, possuem um enorme potencial na indústria de fundição. Estas tecnologias podem ser usadas com diferentes procedimentos de fundição e ser de grande valor para a fabricação de peças metálicas funcionais, bem como para a produção de ferramentas, que, no caso da indústria de componentes plásticos, poderia ser aplicada à fabricação de insertos para moldes de injeção. Uma destas técnicas de prototipagem rápida, e a que será mais diretamente estudada nesta pesquisa, é a estereolitografia (SL) que possibilita a construção de modelos destinados ao processo de microfusão ou investment casting, diretamente a partir do modelo CAD da pega desejada. Isto possibilita a substituição dos tradicionais modelos de cera pelos modelos em resina fotocurável, com a vantagem de não se necessitar de ferramentas para gerar os padrões para fundição. Para atingir os objetivos propostos foi utilizada uma sistemática baseada no desenvolvimento de estudos de casos direcionados tanto para a fabricação de protótipos metálicos funcionais quanto para a fabricação de insertos para moldes destinados ao processo de moldagem por injeção. São abordados aspectos relacionados com as características construtivas dos padrões de SL para microfusão e seu comportamento durante o processo de microfusão, bem como aspectos visando avaliar a potencialidade da técnica de 'QuickCast Tooling' utilizando padrões de SL e o processo de microfusão na fabricação dos insertos.