Otimização de parâmetros mecânicos e microestruturais dos moldes em areia de sílica ligados quimicamente pelo processo de cura a frio em fundição de aço

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Souza, Ricardo Pires de
• Orientador(a): Paskocimas, Carlos Alberto
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fundição; Otimização; Planejamento experimentos; Moldes de areia
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/20681

Defeitos superficiais em peças de aços oneram os custos das industrias de fundição devido a necessidade de retrabalhos. Os moldes de areia são os mais utilizados em industrias de fundição e um dos grandes responsáveis por proporcionar os defeitos superficiais. Este estudo tem como objetivo otimizar os níveis das variáveis do processo de moldagem visando minimizar a ocorrência de defeitos superficiais nas peças de aço fundidas em moldes de areia de sílica ligados quimicamente por processo de cura a frio. Na metodologia utilizou-se o planejamento de experimentos com parcelas subdivididas, sendo considerados no estudo os fatores de porcentagem de resina na formulação do molde, adição de óxido de ferro, tipo de tinta, método da aplicação de tinta, quantidade de camadas de tinta, utilização de ar quente nos moldes e tempo de espera do molde antes do vazamento. Foram analisados como variáveis respostas os defeitos de erosão, inclusão de areia, penetração, porosidade e acabamento superficial. Foram realizados ensaios de resistência à tração para avaliar a influência dos fatores nos parâmetros mecânicos e para os parâmetros microestruturais foram realizadas as análises de difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises térmicas (TG/DSC/dilatometria). Os resultados elucidam que para o defeito de erosão, o único fator significativo, com nível de confiança de 95%, foi o tipo de tinta, sendo que a tinta à base de alumina obteve resultados superiores. Para o defeito de inclusão de areia, houve três fatores significativos, sendo os melhores resultados alcançados com a tinta à base de alumina aplicados com spray e a utilização de ar quente no molde antes do vazamento do metal. Para o defeito de penetração, houve quatro fatores significativos, sendo os melhores resultados alcançados com 0,8% de resina e adição de óxido de ferro na formulação do molde, com a tinta sendo aplicada com pincel e tempo de espera de 24 horas antes do vazamento. Para o defeito de porosidade, com nível de confiança de 95%, não houve fatores significativos. Para o defeito de acabamento superficial, os melhores resultados foram alcançados com 0,8% da resina na formulação do molde e aplicação da tinta com pincel. Visando obter os níveis dos fatores que otimizem todos os defeitos simultaneamente, efetuou-se uma média ponderada dos resultados de cada tipo de defeito, concluindo-se que os melhores níveis dos fatores foram: 0,8% de resina e adição de óxido de ferro na formulação da molde, aplicação de duas camadas de tinta aplicadas com pincel ou spray, com a utilização de ar quente no molde antes do vazamento e 24 horas de espera do molde pronto antes do vazamento. Esses níveis dos fatores otimizados foram utilizadas em um experimento de confirmação que ratificaram os resultados obtidos, auxiliando para a redução dos retrabalhos e consequentemente na redução dos custos das peças de aço fundidas.