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Guias e Dicas
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[Processos de Fundição] Aula 08 - Solidificação, Notas de aula de Fundição

Após a fusão e o vazamento dos metais nos moldes, outro aspecto importante a ser tratado na fundição é a solidificação. A Solidificação consiste em fixar os átomos que se movimentam violentamente e arranjá-los numa ordem de longo alcance. (estrutura cristalina).

Tipologia: Notas de aula

2011
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Compartilhado em 24/03/2011

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Baixe [Processos de Fundição] Aula 08 - Solidificação e outras Notas de aula em PDF para Fundição, somente na Docsity! Técnico em Metalurgia Aula 08 Prof. Brenno Ferreira de Souza Processos de Fundição Solidificação Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Introdução  Líquidos • Átomos apresentam alta energia cinética • Possuem arranjos de curto alcance.  Sólidos • Átomos vibram em torno de uma posição fixa. • Arranjos de longo alcance Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Heterogeneidades  Físicas • Rechupes • Trincas de contração • Porosidades  Químicas • Segregações de Impurezas ou Elementos de Liga (escalas micro e macroscópicas)  Estruturais • Tipos de grãos ou cristais • Distribuição • Tamanho • Natureza Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Heterogeneidades  Heterogeneidades físicas: • Defeitos físicos que geram descontinuidades ao longo do material.  Rechupes: • Contração na solidificação  Trincas de Solidificação: • Modelo de solidificação, projeto  Porosidades: • Gases dissolvidos no metal líquido Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Heterogeneidades  Rechupes ou vazios:  Trincas de Solidificação: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Solidificação  Importância do entendimento da Solidificação nos processos de fundição: • Dimensionamento e localização dos canais de vazamento e alimentação; • Conhecimento das causas e das medidas corretivas quanto aos defeitos de solidificação (rechupes, trincas e porosidades) e às heterogeneidades de composição química (segregações); • Otimização e controle das variáveis do processo; • Desenvolvimento de novos materiais de processos. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Solidificação  Como todas transformações de fases, a solidificação se processa em duas etapas: • Nucleação de uma nova fase em meio à anterior, • Crescimento da nova fase. ESJSULTE Solidificação [| Metal Líquido Nucleação v | Crescimento ] Composição ' uímica Velocidade de Gradientes Térmicos Q Solidificação J | | Redistribuição de Soluto —— y Morfologia da Interface SL Y Y Y Estrutura Segregação Defeitos y Metal Sólido Prof. Brenno Ferreira de Souza — Engenheiro Metalúrgico Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Nucleação Homogênea  Curva de registro térmico da solidificação: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Nucleação Heterogênea  Caracteriza-se pela interferência de agentes estranhos ao sistema denominados substratos: • A energia superficial influencia na formação de um núcleo estável.  Condição mais favorável para a nucleação  O embrião surge na superfície do substrato sob a forma de uma calota esférica ali disponível. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Inoculação e Refino de Grão  Adição de substratos heterogêneos com alta potência de nucleação sob a forma de partículas finamente divididas.  Os inoculantes são distribuídos uniformemente no seio do metal líquido por meio de um veículo volátil a eles previamente adicionado.  Cada partícula do nucleante atua como um substrato localizado para a nucleação heterogênea da fase sólida, devido ao fato de apresentar um alto índice de molhamento pelo metal líquido. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Interfaces de Solidificação • A interface de crescimento não apresenta uma separação bem definida entre as fases sólida e líquida, ocorrendo a formação de uma região intermediária formada pela mistura das duas fases. • Solidificação característica de ligas que solidificam sob um intervalo de temperaturas:  Crescimento com interface difusa ou solidificação extensiva: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Interfaces de Solidificação Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Estruturas de Solidificação  A estrutura típica de uma solidificação é a dendrita: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Taxa de resfriamento Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Taxa de resfriamento Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Macroestruturas de Solidificação  Zona Coquilhada: • Camada periférica composta de pequenos grãos com orientação cristalográfica aleatória.  Zona Colunar: • Formada por grãos alongados que se alinham paralelamente à máxima extração de calor. Os grãos se formam por crescimento seletivo e preferencial.  Zona Equiaxial Central: • Formada por grãos equiaxiais pequenos ou grandes com orientações cristalográficas aleatórias. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Macroestruturas de Solidificação  Influência dos parâmentros do processo e do material sobre a formação da macroestrutura: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Macroestruturas de Solidificação  Efeito do grau de superaquecimento sobre a estrutura do Alumínio Puro: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Macroestruturas de Solidificação  Efeito da adição de elementos de liga para alumínios com a mesma temperatura de superaquecimento: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Velocidade de Solidificação Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Taxa de resfriamento  A taxa de resfriamento tem efeito no desenvolvimento da estrutura do fundido.  O critério que descreve a cinética da interface sólido- líquido é dado por G/R, onde G é o gradiente térmico e R é a taxa que a interface sólido-líquido se movimenta.  Valores típicos de G são 102 a 103 K/m e para R valores que vão de 10-4 a 10-3 m/s.  Estruturas dendríticas apresentam valores de G/R entre 105 e 107.  Já para as frentes planas de solidificação, estes valores estão entre 1010 e 1012. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Taxa de resfriamento
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