Departamento de engenaria mecânica



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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

DEPARTAMENTO DE ENGENARIA MECÂNICA


CURSO DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

ELECTRO AÇO ALTONA S/A

RELATORIO DE ESTÁGIO CURRICULAR I

Período 10/09/2007 à 21/12/2007

Acadêmica: Ligia Dione da Costa

Matrícula: 03237435

Orientador: Márcio José Theiss

Concordamos com o conteúdo deste relatório:

_____________________________________

Márcio José Theiss

Blumenau, Janeiro de 2008




ELECTRO AÇO ALTONA S.A.

Rua Engenheiro Paul Werner, 925 – Itoupava Seca

Blumenau – Santa Catarina

CEP 89030-900

Fone: +55 (47) 3321-7788

Fax: +55 (47) 3321-7799



www.altona.com.br
Agradecimentos

À empresa Electro Aço Altona por proporcionar aos estagiários do Curso de Engenharia de Materiais, da Universidade Federal de Santa Catarina a oportunidade de poder desenvolver o estágio curricular, e principalmente por não limitar o estagiário na sua função específica, mas por proporcionar um aprendizado completo em fundição, ou seja, dando-lhe a liberdade para exploração de todos os setores da empresa.

Ao orientador de estágio, Márcio José Theiss, por todo o companheirismo, paciência, atenção, conhecimento repassado, enfim por todo o tempo a mim desprendido.

Ao supervisor da Unidade de Produtos Sob Encomenda, Sr. Danilo Correia pela oportunidade de estágio no setor.

Aos professores Berend Snoijer e Pedro Novaes pela dedicação ao curso fazendo com que tenhamos um aprendizado completo e de qualidade, e ao professor Germano Riffel pelas visitas e por partilhar um pouco de sua experiência.

Aos colegas de Laboratório, Mônica Giacomelli pela paciência e dedicação com que passou os conhecimentos e pela disponibilidade em auxiliar, Mário Bergamo, Darlan Pressi e Roberta Henning pela atenção e auxílio.

Aos colegas de estágio, Guilherme Testoni, Yerecê Pereira, Diogo Umbelino e Martin Mica pelo companheirismo, amizade e troca de experiências.

Aos Líderes e equipe da Moldagem e Macharia da Unidade Sob Encomenda, pela paciência e dedicação com a qual me auxiliaram durante os experimentos desenvolvidos.

À minha família por ter um papel muito importante na minha vida e pelo carinho mesmo que à distância.

À Veri, Silvio, Amanda e Ana, pelo carinho, força, ajuda, apoio e torcida para que tudo ocorresse da melhor forma.

Aos meus amigos do GOU (Grupo de Oração Universitário) da UFSC, que mesmo longe não deixaram de rezar por mim.

E principalmente a Deus pelo amparo nos momentos difíceis.



INDICE

1. INTRODUÇÃO 5

E por fim, foi realizado um trabalho para obtenção da aferição do misturador HS-500 na moldagem sob encomenda. 5

2. FUNDIÇÃO 6

3. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS 8

3.1. Controle de processo de moldagem na unidade sob encomenda 8

3.2. Comportamento da resistência a tração com a redução de resina para a mistura com areia de cromita 18

3.3. Aferição do misturador HS-500 19

3.4. Primeiro Teste da Nova Resina na Produção 24

3.5. Segundo Teste da Nova Resina na Produção 28

3.6. Acompanhamento da Implantação da Nova Resina na Produção 28

Conclusão 30

Bibliografia 32

Anexo A - Histórico da Empresa 33

Cronograma de Estágio 35


1. INTRODUÇÃO

O presente relatório apresenta as principais atividades desenvolvidas durante o período de estágio na empresa Electro Aço Altona S/A, estágio realizado na moldagem da unidade sob encomenda, no controle do processo de moldagem de peças de grande porte.

Os trabalhos desenvolvidos no controle de processo de moldagem foram no laboratório de areias, realizando as análises das propriedades das areias e de amostras das misturas utilizadas na confecção dos moldes. Tais análises são realizadas periodicamente para que seja assegurado que as características das areias utilizadas na moldagem não interfiram na cura da mistura e na obtenção de moldes de qualidade.

Posteriormente foi realizada a seqüência do trabalho desenvolvido anteriormente pela estagiária Karoliny Oreano Medeiros, onde foi analisado o comportamento da resistência à tração num intervalo de tempo de dez dias, das misturas feitas com menor percentual de resina.

E ainda, foram acompanhados dois testes em laboratório e dois testes na produção de uma resina nova, menos poluente, e um novo catalisador. E ainda, o acompanhamento das peças produzidas no período do primeiro teste buscando verificar a eficiência da resina, através da qualidade das mesmas.

E por fim, foi realizado um trabalho para obtenção da aferição do misturador HS-500 na moldagem sob encomenda.

2. FUNDIÇÃO


A obtenção industrial de peças mecânicas metálicas com características físicas indispensáveis às funções que lhes são propostas pelos projetos, a um fator de custo de produção reduzido, mantendo ou melhorando a sua qualidade, requer o recurso de conhecimentos tecnológicos atualizados para inovar ou aperfeiçoar as diferentes fases da produção.

Uma peça vazada obtida pela tecnologia de fundição é, normalmente, o elo de uma cadeia cinemática, a qual, além da sua forma geométrica, deve possuir propriedades físicas adequadas a cada uma das solicitações que estará sujeita durante o seu funcionamento.

Dentre os diversos processos que dão aos metais, o processo de fundição é o que proporciona o caminho mais curto entre a matéria-prima e a peça acabada.

A fundição de uma peça pode ser resumida, nas seguintes operações:



    • Operações que tem por finalidade produzir o molde seja ele qual for;

    • Operações que tem por finalidade fundir o metal.

Estas operações podem, de maneira geral, serem divididas em:

    • Modelação: confecção do modelo com a forma final da peça a ser produzida;

    • Moldagem: confecção do molde baseado no modelo;

    • Macharia: confecção dos machos, geralmente necessários para proporcionar os espaços vazios na peça;

    • Fusão: obtenção do metal líquido;

    • Vazamento: enchimento do molde com o metal líquido;

    • Desmoldagem: retirada da peça solidificada do molde;

    • Rebarbação e limpeza: corte de canais e rebarbas da peça e remoção dos resíduos do molde;

    • Ensaios não destrutivos: são os procedimentos que determinam a qualidade e as características de uma peça ou material qualquer sem introduzir elementos danosos ao mesmo, sem alterar ou modificar as suas propriedades físicas e químicas, e principalmente, sem impedir o seu uso posterior;

    • Ensaios mecânicos: são procedimentos normalizados realizados com o objetivo de observar as propriedades de resistência do material;

    • Usinagem: é o processo pelo qual se dá forma a um corpo por meio da remoção progressiva de material.

3. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS

3.1. Controle de processo de moldagem na unidade sob encomenda

3.1.1. Introdução


O controle de processos de moldagem na Electro Aço Altona é realizado diariamente e de fundamental importância na confecção de moldes e machos de areia com a finalidade de obter peças fundidas de boa qualidade.

Os moldes e machos devem possuir resistência e dureza mínimas, garantidas pelo monitoramento e levantamento das variáveis que influenciam na qualidade dos mesmos. Devem apresentar também uma superfície lisa, limpa e dura, devendo suportar o impacto causado pelo metal líquido, permitir o escape rápido de gases no momento do vazamento, mantendo seu formato e dimensões determinadas no projeto, e ainda resistir à movimentação necessária do molde até o momento e local do vazamento.

Para que o molde disponha de tais características é necessário um rígido controle da areia e do sistema aglomerante utilizado, e ainda das tintas refratárias, fundamentais para obtenção de um bom acabamento superficial.

Para atender as características necessárias faz-se um controle periódico da qualidade da areia utilizada na confecção dos moldes da Unidade Sob Encomenda através das seguintes análises: umidade, permeabilidade, demanda ácida, potencial hidrogeniônico, perda por ignição, óxido de ferro, distribuição granulométrica e resistência à tração, as quais serão descritas posteriormente.


3.1.2. Areias utilizadas no processo de moldagem


Podem-se utilizar vários tipos de minerais sob a forma de areia (areias de sílica, cromita, olivina) para a confecção dos moldes de fundição, cada um devendo apresentar as seguintes características e propriedades básicas:

  • estabilidade térmica e dimensional a elevadas temperaturas;

  • distribuição de forma e tamanho de partículas adequado;

  • não apresentar reatividade química com o metal fundido;

  • não apresentar uma molhabilidade fácil com o metal líquido;

  • estar livre de substâncias com baixo ponto de fusão;

  • estar livre de produtos que gerem gases à altas temperaturas envolvidas;

  • disponibilidade a custos acessíveis;

  • composição química uniforme;

  • compatibilidade com os aglomerantes.

As propriedades dos moldes e machos confeccionados em areia são funções das características dos minerais constituintes das areias e dos aglomerantes utilizados nas misturas. O tipo de areia e a sua granulometria afetam diretamente as propriedades como a refratariedade, a permeabilidade e a expansão do molde de areia. A resistência mecânica do molde é influenciada pela porcentagem de aglomerante e da homogeneidade da mistura. A qualidade da superfície da peça vazada é uma função do tamanho de grão de areia e da sua distribuição. As areias de grãos finos originam melhores acabamentos superficiais, mas conseqüentemente reduzem a permeabilidade e aumentam a necessidade de mais aglomerante, por apresentarem uma maior superfície específica.

O grau de pureza das areias também é uma característica importante, pois influencia diretamente a propriedade de refratariedade e afeta a possibilidade de utilizar determinados materiais aglomerantes. A presença de sais de sódio e potássio, ou de óxidos de ferro, reduzirá o grau de refratariedade da areia aumentando a possibilidade de queima ou fusão dos materiais de moldagem na interface com a liga metálica vazada. A presença de materiais com pH alcalino na areia poderá neutralizar a catálise ácida utilizada nos processos de aglomeração a frio com resina, e uma areia de pH ácido poderá afetar o aumento de resistência mecânica nos processos de aglomeração com silicato de sódio/CO2.



Algumas das propriedades e características importantes das areias para moldagem estão descritas abaixo:

Refratariedade: a capacidade que a areia apresenta de suportar a temperatura de vazamento dos metais sem que a mesma venha a fundir. Quanto mais elevado for o ponto de fusão de uma areia melhor será a sua refratariedade. A sílica pura funde a temperaturas da ordem de 1720˚C, embora seja difícil de determinar o ponto de fusão das areias de sílica (SiO2) devido às impurezas químicas nelas contidas. Na fundição de aços que apresentam temperaturas de vazamento superiores a 1500˚C, as impurezas, especialmente o óxido de ferro, o carbonato de cálcio e a mica, combinam-se pela ação do calor com a sílica, formando silicatos facilmente fusíveis que diminuem a refratariedade das areias de fundição, podendo formar uma camada dura e vitrificada soldada a superfície das peças vazadas apresentando dificuldades na remoção desta camada, além de destruir as ferramentas. Esta é uma das razões para utilizar areias para moldagem com alto grau de pureza.

Permeabilidade: a capacidade que a areia tem de deixar atravessar os gases pelos poros. Quando o metal é vazado na cavidade do molde, o gás do seu interior é deslocado de modo a ser substituído pelo metal líquido e assim se obter uma peça vazada. Se o ar não sair totalmente através da porosidade do molde, pode haver um preenchimento errado de metal na peça originando defeitos de fundição. Neste sentido as areias de grãos angulares resultam em moldes com maior porosidade (elevada permeabilidade) através dos qual o ar e outros gases, gerados da decomposição dos aglomerantes ou por conversão da água em vapor, podem ser rapidamente expulsos. Inversamente, os grãos arredondados resultam em moldes com baixa permeabilidade dificultando a passagem dos gases. Portanto, para obter-se uma elevada permeabilidade deve-se selecionar areias de grãos angulares, mas por outro lado sacrificaria o bom acabamento superficial da peça.

Dilatação: a maioria dos materiais expande quando aquecidos e contrai quando resfriados. Com as areias de sílica essa característica não é diferente, no entanto, apresentam uma série de mudanças polimórficas quando são aquecidas e resfriadas. Na temperatura ambiente a sílica existe sob a forma de quartzo com uma estrutura de cristais tipo . Quando o quartzo  é aquecido este tem uma expansão regular de características lineares até ser atingida a temperatura de 573˚C, temperatura à qual se verifica uma transformação alotrópica de quartzo  em quartzo  acompanhada de uma expansão volumétrica brusca. Esta expansão volumétrica é a origem de defeitos de forma e dimensão nas peças de fundição vazadas à temperaturas superiores as da transformação alotrópica da sílica, na moldagem em areia.

Resistência Mecânica: a areia isolada não apresenta uma estrutura aglomerada, apesar de sua massa após consolidação por vibração apresentar uma grande rigidez, como evidenciado em alguns processos de moldagem. Em geral é adicionado um aglomerante em função da granulometria da areia para proporcionar resistência mecânica ao molde. Para uma mesma porcentagem de aglomerante uma areia de grãos angulares apresenta uma maior resistência que uma areia constituída por grãos arrendados, pois os grãos que possuem maior dimensão apresentam uma superfície menor e, portanto necessita-se de uma menor quantidade de camada aglomerante para se interligarem. Para adquirirem mesma resistência as areias de grãos finos, com uma maior superfície específica, necessitarão de uma maior quantidade de aglomerante. Para tanto, uma areia cuja distribuição de tamanhos de grãos seja tal que os grãos pequenos ocupem os espaços entre os grãos grandes, consegue-se obter uma maior resistência mecânica para a mesma porcentagem de aglomerante, embora a superfície específica aumente. O aumento da resistência deve-se ao aumento do número de pontos de contato ligados pelo aglomerante. Os grãos de forma arredondada são cobertos por uma camada superficial de aglomerante uniforme e tem áreas de contato entre si de uma forma regular, enquanto que nos grãos angulares é o contrário, pois diminui a resistência da aglomeração.

Acabamento superficial das peças vazadas: esta propriedade é função do tamanho dos grãos e da sua distribuição. Contudo, os fatores que aumentam a permeabilidade diminuem o acabamento superficial das peças vazadas e vice versa. Outros fatores que influenciam no acabamento superficial são: a refratariedade, as condições de vazamento como temperatura e velocidade de vazamento. Uma temperatura de superaquecimento e uma velocidade de vazamento elevada podem provocar a penetração metálica entre os grãos da areia, diminuindo o acabamento superficial das peças vazadas. Na prática, utiliza-se “areias de faceamento” de grãos finos para diminuir a rugosidade superficial da peça e uma “areia de enchimento” de grãos mais grossos na estrutura da massa de moldagem, para melhorar a permeabilidade, a qual pode provir da recuperação das areias de moldagem após seu uso.

3.1.3. O processo de moldagem em areia


O processo de cura a frio, utilizado na Altona, constitui-se de resina fenólico-uretânica composto por três partes:

Parte 1: resina fenólica, resultado da condensação do fenol e paraformaldeído dissolvido em uma mistura de solventes orgânicos com caráter ácido.

Parte 2: solução polimérica de metileno bisfenil diisocianato e solventes orgânicos derivados do petróleo. Também tem caráter ácido.

Parte 3: catalisador amínico líquido diluído ou não em solventes orgânicos, caráter básico.

A reação ocorre entre as hidroxilas fenólicas e os grupos de metilol da parte 1 com o isocianato da parte 2 e é catalisado pelas aminas. A reação acontece logo após a mistura das três partes.

Além das características e propriedades das areias anteriormente comentadas, a areia desejada para a moldagem deve ser adequadamente preparada, moldando-se perfeitamente, respeitando os contornos do modelo e mantendo exatamente sua forma quando exposta a pressão e ao calor do metal fundido, à medida que o molde é preenchido.

Outro componente adicionado à mistura é o óxido de ferro, que tem por finalidade fornecer um melhor acabamento superficial da peça fundida, e ainda atua como barreira para que o metal não penetre no molde.

Utilizam-se tintas refratárias no molde para melhorar o acabamento superficial das peças, facilitar a desmoldagem, evitar inclusões nos fundidos, diminuir a difusão de fases na interface areia/metal, conseqüentemente reduzindo a necessidade de trabalho de rebarbação.


3.1.4. Forma dos grãos da areia utilizada no processo de moldagem


A forma e o tamanho do grão de areia possuem grande influência na confecção de moldes. A areia possui grãos arredondados que se compactam melhor e necessitam de menor quantidade de aglomerante para atingir uma dada resistência. Possui menor permeabilidade e produzem moldes de alta densidade.

Grãos sub-angulares possuem boa permeabilidade, acomodam melhor as dilatações e contrações da areia, os preferidos no processo de fundição. Produzem moldes de média densidade.

Grãos angulares que possuem menor resistência produzem moldes com baixa densidade e alta permeabilidade, apresentam menores problemas com dilatações.

À medida que é aumentada a angularidade dos grãos, aumenta também a quantidade de resina necessária para manter uma determinada resistência à tração. Isto se deve ao aumento da superfície específica dos grãos de areia, uma vez que os grãos arredondados apresentam menor área superficial.


3.1.5. Tipos de areias utilizadas no processo de moldagem


As características apresentadas pelas areias influenciam diretamente no acabamento superficial e na qualidade final da peça fundida, uma vez que a areia apresenta a maior parte do material empregado na confecção de moldes e macho.

Areia de sílica nova: areia de grãos sub-angulares apresenta grãos de natureza angular e arredondada, possuem boa permeabilidade, facilidade de compactação e consumo razoável de resina.

Por apresentar um comportamento ácido, a areia de sílica pode reagir com alguns tipos de metais a altas temperaturas, como por exemplo, o aço manganês, na combinação da mesma com os óxidos básicos, formando silicatos que aderem à superfície dos fundidos.



Areia recuperada: areia que já foi utilizada no processo de moldagem e após a desmoldagem das peças a areia retorna ao sistema. Este processo pode ser mecânico ou térmico, o mecânico consiste na agitação para remoção da resina através do atrito e retirada de corpos grosseiros e finos, na recuperação térmica aplica-se uma temperatura na qual a resina e outras impurezas decomponham-se retornando as características melhores do que as iniciais. Pois retornará do processo de recuperação já expandida.

Areia de cromita: a cromita para uso em fundição é obtida de lavagem, britagem e classificação granulométrica do minério de cromo. O minério, pertence ao grupo dos refratários, possui uma composição química com teores mínimos em sílica e propriedades físicas bem regulares. A faixa de composição química da areia de cromita é a seguinte: Cr2O3 36 à 50%, Fe2O3 15 a 25%, Al2O3 12 a 25%, MgO 13 a 18% e SiO2 3% no máximo.

A cromita possui grãos angulares, que apresentam arestas vivas produzindo assim maior permeabilidade gasosa para um dado grau de compactação. Apresenta consumo maior de resina para que se obtenha a resistência desejada.

Esta areia, de caráter básico, é utilizada para prevenir reações do metal com o molde, já que a areia de sílica, de caráter ácido, reage com alguns tipos de metal. Possui menor coeficiente de expansão do que a sílica, boa estabilidade térmica, maior condutividade térmica, e maior refratariedade, é também menos reativa quimicamente.

Utilizada em menor quantidade pelo seu alto custo por necessitar de maior quantidade de aglomerantes, tornando assim o processo de moldagem oneroso.

A moldagem da Unidade Sob Encomenda utiliza três tipos de areia, os quais são: areia de sílica nova, areia recuperada e areia de cromita. Sendo que da areia nova e recuperada originam-se vários tipos de mistura, alterando o percentual de cada uma delas.

3.1.6. Análises realizadas no laboratório de areias




    • Determinação da umidade

Ensaio realizado tanto na areia 100% nova como na areia 100% recuperada, consiste em pesar uma amostra de areia, coletada diretamente da carga pelo fornecedor, e no caso da areia recuperada coletada diretamente no misturador, secá-la em estufa por cerca de uma hora a 100˚C e pesá-la novamente, determinando assim, o teor de água contido no material, eliminável por vaporização.

A areia utilizada na moldagem deve estar limpa e seca, visto que a umidade reduz a fluidez da mistura e pode provocar queda na resistência da mesma após a cura, por aumento da plasticidade e deformação da areia.

O alto teor de umidade também pode gerar gases indesejáveis, reduzir a permeabilidade além de ser maior fonte de contaminação por hidrogênio no aço líquido.


    • Determinação da permeabilidade

Ensaio realizado tanto na areia 100% nova como na areia 100% recuperada, expressa a capacidade que a areia base compactada possui em permitir a passagem de ar através dos vazios intergranulares, sob condições de tempo e pressão.

Quanto menor a distribuição dos grãos, maior permeabilidade. Desta maneira, a permeabilidade máxima seria obtida caso se tivesse uma areia cujos grãos fossem de mesmo tamanho.

Uma areia pouco permeável poderia causar defeitos no material, já que os gases não teriam por onde escapar e assim haveria a formação de bolhas na peça fundida.


    • Determinação do potencial hidrogeniônico (pH)

Ensaio também realizado tanto na areia 100% nova como na areia 100% recuperada, as mesmas secas em estufa. O ensaio permite avaliar o comportamento químico da areia quanto a sua acidez ou alcalinidade, características interferem no processo de cura da mistura.

O pH desejável para areia nova pode variar entre 6,5 e 7,5, e para areia recuperada entre 6,0 e 8,0.




    • Valor da demanda ácida (ADV)

Ensaio que determina a quantidade de substâncias solúveis em ácidos presentes na areia. Indica se a areia alterará as características da resina. Deseja-se que esta areia possua um baixo valor de ADV, ou seja, mais próxima do zero possível.

A cura pode ser retardada, caso a areia esteja contaminada com substâncias como Al2O3, fe2O3, CaO, CaO3 e Ca. Os três últimos elementos, além de retardarem a cura da mistura, são elementos fundentes, ou seja, reagem com o metal modificando sua estrutura, podendo formar trincas e causar inclusões de areia.

O método baseia-se no tratamento da areia com solução de HCl 0,1N e titulação do ácido não reagido com solução de NaOH 0,1N, até nível de pH 2 para areia nova e pH 6 para areia recuperada.


    • Perda por ignição (ou perda ao fogo)

Ensaio que determina o teor de materiais orgânicos e de água de cristalização presentes na areia, que são perdidos quando o material é submetido à alta temperatura. Em grande quantidade, esses materiais podem gerar gases no momento do vazamento e assim causar defeitos nas peças fundidas.

O ensaio de perda por ignição realizado na areia 100% nova e 100% recuperada, realizado também nas misturas padrões utilizadas na confecção dos corpos de prova dos misturadores da moldagem e macharia na Unidade Sob Encomenda e Unidade de Ligas Especiais.



    • Óxido de ferro

O óxido de ferro, quando adicionado propositadamente em níveis controlados, promove condutividade térmica, absorção de nitrogênio durante o vazamento e melhoria no acabamento superficial da peça fundida (redução da rugosidade, devido ao esmaltamento formado pelo óxido de ferro no momento do vazamento).

Entretanto, o óxido pode também prejudicar a qualidade do fundido quando fora dos limites desejados, garantido que esteja presente sempre como melhoria e não como impureza.

O ensaio é realizado em capela, solubilizando-se o FeO, reduzindo-se em seguida com cloreto estanhoso, com posterior titulação de dicromato de potássio na presença do indicador difenilamina sulfonato de sódio. Basicamente, quanto mais dicromato de potássio usado na titulação, mais óxido de ferro encontra-se na amostra.


    • Granulometria

Ensaio que define a distribuição do tamanho de grão e o módulo de finura da areia, variáveis importantes na qualidade da mesma. Consiste em agitar uma determinada quantidade de areia seca em um sistema de peneiras sobrepostas e, ordem decrescente de abertura de malha.

A granulometria determina a permeabilidade e a aspereza da peça fundida, a resistência e a consistência do molde em contato com o metal líquido.




    • Resistência à tração

Ensaio realizado no intervalo de 2, 4, 6, 24 e 48 horas da saída da mistura. Os corpos de prova são confeccionados em uma caixa de machos de tamanho padrão.

Após a cura, os corpos de prova são extraídos e tracionados, a fim de verificar se os moldes possuem resistência mínima para suportar a descida do aço líquido no vazamento e a própria manipulação do molde (carregamento e transporte).

Este ensaio é realizado com corpos de prova padrão dos misturadores da moldagem e macharia sob encomenda e unidade de ligas especiais.


3.1.7. Conclusão


O controle de processo de moldagem realizado diariamente no laboratório de areias é de fundamental importância para verificar as propriedades das areias recebidas e também da areia recuperada na própria empresa, assim como das misturas.

Um molde fora das características necessárias pode ser refugado, ou se vazado, pode produzir o refugo da peça, controla-se o processo no laboratório, detectando as causas e com isso minimizar os problemas.

A qualidade do molde é diretamente proporcional a qualidade final da peça vazada, pois o fundido pode apresentar vários tipos de defeitos decorrentes da má qualidade do molde, sendo necessário o retrabalho da peça, causando assim atraso no processo de fabricação e no prazo de entrega ao cliente, sendo que todo e qualquer problema no processo de produção gera muito prejuízos.

3.2. Comportamento da resistência a tração com a redução de resina para a mistura com areia de cromita


A areia de cromita, utilizada em moldes de peças que exigem a dissipação do calor, também utilizada em pontos quentes e machos, evitando assim que ocorram rechupes e sinterização. Com o intuito de reduzir o percentual de resina na mistura com areia de cromita, sem perder a qualidade do molde, e assim reduzir custos, foi proposto um estudo em laboratório, anteriormente realizado pela estagiária Karoliny Oreano Medeiros sem que se tenha conseguido realizar o comportamento da resistência à tração das misturas (receitas) com diferentes percentuais de resina, no 2º, 3º, 4º, 5º, 6º, 7º, 8º, 9º e 10º dia.

Tem-se, a redução de 8% da resina parte 1 e 4% da resina parte 2. Receita A. Tem-se também a redução de 8,33% da resina parte 1 e aumento de 4,33% da resina parte 2. Receita B. E Receita C, receita padrão, ou seja, sem as reduções das quantidades de resina.

Sendo assim, foi sugerido um estudo na linha de produção do comportamento da resistência no decorrer dos dias, com a finalidade de obter o tempo de vida de um macho, confeccionados com a mistura de areia de cromita, conforme gráfico 1 abaixo:

Gráfico1: comportamento da média das resistências à tração das receitas A, B e C


3.2.1. Conclusão


Ao comparar as curvas do gráfico das médias das resistências à tração verificou-se que não há diferença considerável de uma curva para a outra, ou seja, a vida dos machos confeccionados com a receita A, com a maior redução de resina, tem comportamento semelhante à curva da receita padrão. Da mesma forma a receita B, com a redução da parte 1 e aumento da parte 2 também não há diferença considerável. Logo, conclui-se que o resultado do teste de redução da resina parte 1 e parte 2 pode ser usado, não ocorrendo interferência na resistência a tração.

3.3. Aferição do misturador HS-500


No processo de moldagem há necessidade de um intervalo de tempo para que a mistura seja moldada sem que a cura seja iniciada, esse tempo é chamado de vida de banca.

Também é determinado o tempo de estripagem (tempo ideal em que se pode sacar o modelo do molde) quando o durômetro (aparelho que mede a dureza), determinar 70 AFS da mistura. O ensaio é realizado confeccionando um corpo de prova nas dimensões 300x300x20mm, conforme a CEMP 158(Comissão de Estudos de Matérias Primas), fazendo medições periódicas com o durômetro até que atinja dureza necessária. Para a norma AFS – dureza 70 AFS.

Ao iniciar o estágio, foi sugerido pelo orientador que se fizesse um estudo para obtenção de uma tabela de aferição para o misturador HS-500. O estudo definiu-se em controlar a vida de banca e a estripagem. A norma define a estripagem quando a dureza 70 AFS é atingida. Na produção da Altona é utilizada dureza de 90 AFS utilizando 20 AFS como uma margem de garantia, de que no momento de sacar o modelo do molde não ocorram defeitos de dimensionamento, causados quando a resina não se encontra suficientemente curada.

As variáveis do processo de moldagem são muitas. Para que houvesse a viabilidade do estudo durante o estágio, foram escolhidas algumas delas como: umidade relativa do ar, temperatura e quantidade de catalisador. Além do acompanhamento no laboratório do controle das propriedades das areias.

As misturas estudadas seguem abaixo na tabela:

Tabela 1: Misturas, vida de banca e tempo máximo para adquirir dureza 90 AFS


Receitas (*)

Vida de banca (segundos)

Tempo de estripagem

90 AFS (segundos)

11A – Areia nova

De 270 à 310

1800

12B – Areia recuperada

De 270 à 310

1200

15A – Areia nova

De 360 à 400

2400

15B– Areia nova

De 900 à 940

4800

15C – Areia recuperada

De 60 à 640

4800

(*) Há variações na quantidade de resina, catalisador e óxido de ferro em todas as receitas.

3.3.1. Análise dos resultados


Os números que se encontram na legenda dos gráficos abaixo significam os seguintes: a quantidade de catalisador, umidade relativa do ar, temperatura e nome da amostra no momento da retirada da receita do misturador, respectivamente.

Gráfico 2: comportamento da vida de banca, durezas 30 AFS e 90 AFS da receita 11A



No gráfico 2, as curvas A1, A2 E A3 estão dentro dos limites desejados, tanto de vida de banca como de tempo de estripagem, ou seja, dureza de 90 AFS.

Gráfico 3: comportamento da vida de banca, tempo mínimo (30 AFS) e tempo máximo (90 AFS) da receita 12B

As curvas A3, A4, A5 e A6 do gráfico 3 estão dentro dos limites desejados, tanto de vida de banca como de tempo de estripagem, ou seja, dureza de 90 AFS.

Gráfico 4: comportamento da vida de banca, tempo mínimo (30 AFS) e tempo máximo (90 AFS) da receita 15A

As curvas A4, A5, A6 e A7 do gráfico 4 estão dentro dos limites desejados, tanto de vida de banca como de tempo de estripagem, ou seja, dureza de 90 AFS.

Gráfico 5: comportamento da vida de banca, tempo mínimo (30 AFS) e tempo máximo (90 AFS) da receita 15B

A curva A5 do gráfico 5 apresenta resultados dentro dos limites desejados, tanto de vida de banca como de dureza de 90 AFS.

Gráfico 6: comportamento da vida de banca, tempo mínimo (30 AFS) e tempo máximo (90 AFS) da receita 15C



As curvas do gráfico 6 , não forneceram os resultados esperados para vida de banca, já a dureza de 90AFS ocorreu num tempo menor que o desejado.


3.2.2. Conclusão


A empresa Electro Aço Altona, localiza-se na cidade de Blumenau. Uma cidade na qual a variação de umidade relativa do ar e temperatura durante o dia pode ser considerável, acarretando grandes problemas no controle de processo de moldagem. Quando a temperatura aumenta, a umidade relativa do ar diminui, influenciando diretamente na cura da resina, ou seja, dias secos e com altas temperaturas deve-se diminuir a quantidade de catalisador, pois as altas temperaturas aceleram o processo de cura da resina. Para dias úmidos e com baixas temperaturas deve-se aumentar a quantidade de catalisador, pois as baixas temperaturas retardam o processo de cura da resina na mistura.

O objetivo do estudo foi parcialmente alcançado, sendo interrompido com a quebra do durômetro, sendo que o mesmo permaneceu por um período longo na assistência técnica, tornando inviável a coleta de dados suficientes para que se pudesse chegar a uma tabela definitiva de aferição que determinasse a quantidade de catalisador a ser utilizado nas misturas para um intervalo de umidade relativa do ar e temperatura.


3.4. Primeiro Teste da Nova Resina na Produção


A Electro Aço Altona, uma empresa comprometida com o meio ambiente, fez o primeiro teste com a nova resina fenólica, ou seja, uma resina reduzida de alguns componentes poluentes.

Segue abaixo uma tabela com os componentes reduzidos:

Tabela 2: Componentes reduzidos na resina nova

A postura da empresa antes de fazer testes de matérias primas na produção, realiza um teste em laboratório. No teste realizado em laboratório obteve-se resultados satisfatórios e, portanto, aprovado para a realização do teste na produção.

O teste foi realizado nas misturas atualmente utilizadas na produção, conforme a tabela abaixo.

Tabela 3: Misturas utilizadas na moldagem sob encomenda


Receita (misturas)

Areia

11A, 13A, 15A e 15B

Areia nova

11B, 11C e 22A

Areia nova e recuperada

12B e 15C

Areia recuperada

18A

Areia de cromita

Todas as receitas são compostas pelas areias conforme a tabela 2, havendo apenas variações na quantidade de resina parte 1 e na resina parte 2, assim como o catalisador.

Também foram realizadas análises de recebimento das resinas utilizadas nos testes, e os resultados encontravam-se dentro do percentual contratado com o fornecedor.

No processo de moldagem, como já comentado anteriormente, é necessário um intervalo de tempo para que a mistura seja moldada sem que a cura seja iniciada, tempo chamado de vida de banca. A variação dos valores pode ocorrer conforme a sensibilidade de quem verifica o comportamento da mistura ao iniciar o processo de cura. Também se determina o tempo de estripagem quando o durômetro medir 70 AFS, sendo que no processo de moldagem da empresa utiliza-se o tempo em que se obtém 90 AFS, como garantia de que ao retirar o modelo o molde não venha a sofrer distorções no dimensionamento, causando o refugo da peça, ou então do molde.

Durante o teste na produção a dificuldade maior foi de encontrar uma vida de banca adequada para a produção eficaz de moldes, sendo que a cura muito rápida pode influenciar diretamente na qualidade do molde, sendo que este deve apresentar uma determinada resistência à tração.

Também foi feito o acompanhamento das peças na inspeção durante o processo de avaliação dos defeitos através dos ensaios não destrutivos, com a finalidade de avaliar a qualidade dos moldes confeccionados com a nova resina.


3.4.1. Conclusão


Ao final dos cinco dias de teste não foram obtidos resultados satisfatórios com relação ao catalisador utilizado, por possuir um “grande” percentual de material ativo, acelerando muito o processo de cura, não sendo possível encontrar o tempo de vida de banca determinado. Variou-se a quantidade de catalisador para cada mistura, sendo que chegou-se ao limite da bomba do misturador, sem que fosse possível encontrar vida de banca.

Confeccionou-se corpos de prova das misturas para que o ensaio de resistência à tração fosse realizado. Os resultados obtidos para uma mesma mistura apresentaram uma variação considerável sendo que, ao final do teste da resina na produção não se chegou a resistências desejadas.

As variações de temperatura e umidade, variáveis que influenciam diretamente o processo de cura da resina, não foram significativas durante a semana de teste.

Ao reprovar o teste, sugeriu-se que fosse feito um novo teste de catalisadores com diferentes percetuais de material ativo no laboratório, para posteriormente realizar um novo teste na produção.

Com a prorrogação do estágio foi possível fazer o acompanhamento das peças em todos os setores pelos quais as peças fabricadas passam, sendo que o acompanhamento efetivo foi nas análises dos ensaios não destrutivos, utilizados para verificação dos defeitos.

A empresa tem um sistema de apontamento, onde cada colaborador ao inspecionar as peças relatam o tipo de defeito. O outro colaborador ao corrigir o defeito na peça faz o apontamento da quantidade de eletrodo gasto em cada peça para cada tipo de defeito.

Após o acopanhamento das peças através dos ensaios não destrutivos, levantou-se o consumo de eletrodo de peças do mesmo modelo confeccionadas pela resina antiga. Fez-se uma média do consumo, e comparou-se com a média de consumo das peças fabricadas com a nova resina. Ao verificar que o consumo de eletrodo na soldagem, com a finalidade de recuperar os defeitos foi superior as fabricadas com a resina antiga, conforme tabela abaixo.

Gráfico 7: Redução e Aumento no consumo de solda das peças fabricada com a resina antiga e resina nova




3.5. Segundo Teste da Nova Resina na Produção


Antes de um segundo teste na produção da nova resina, agora com novo catalisador, foi realizado um teste em laboratório, onde selecionou-se o catalisador adequado(com um menor percentual de material ativo do que anterirormente utilizado) para a obtenção de misturas com a vida de banca e resistência necessárias.

No segundo teste foram utilizados as mesmas misturas do primeiro teste. Realizou-se também as análises de recebimento da areia e dos aglomerantes no laboratório, todas dentro dos padrões estabelecidos. Não havendo variação na quantidade de resina, e somente na quantidade de catalisador.


3.5.1. Conclusão


Ao final do teste conseguiu-se parcialmente a estabilização da aferição do misturador, não sendo eficiente para algumas misturas. Encontrou-se vida de banca e o tempo de estripagem satisfatórios. O ensaio de resistência a tração obteve uma pequena variação, sendo necessário fazer um ajuste quando a resina entrar definitivamente na produção. A variação da temperatura e umidade encontrada foi maior do que no primeiro teste, se tornando uma variável a mais para que se obtivesse uma aferição da quantidade de catalisador adequada. Por este motivo a duração do teste foi de nove dias e não cinco como o anteriror.

O acompanhamento das peças vazadas em moldes confeccionados durante o segundo teste com a resina nova e o novo catalisador não foi possível de ser realizado, pois há necessidade de um tempo maior para que as peças cheguem ao final do processo de fabricação, pois são analisadas por todos os setores de inspeção e, no caso de encontrar defeitos há necessidade de retrabalho.


3.6. Acompanhamento da Implantação da Nova Resina na Produção


Até a presente foi acompanhado a implantação da nova resina na produção, fato que enriqueceu ainda mais o conhecimento adquirido no controle do processo de moldagem da unidade sob encomenda, pois foi feito um trabalho efetivo na produção a fim de controlar e regularizar a planilha de aferição da máquina para cada receita, ou seja, verificar a quantidade adequada de catalisador que definiria a vida de banca e tempo para estripagem adequado para cada mistura, infelizmente um trabalho não finalizado pelo término do estágio.

Conclusão


O estágio realizado foi muito proveitoso não só pelo aprendizado teórico-prático, mas pela responsabilidade a mim delegada e pelo crescimento pessoal.

As análises no laboratório de areias, sendo atividade constante durante o estágio, são de grande importância no controle do processo de moldagem e devem ser tratadas com muita responsabilidade, pois qualquer alteração deve ser notificada aos líderes e verificada junto à produção, resultando num aprendizado constante.

O trabalho de acompanhamento do comportamento da resistência à tração de corpos de provas confeccionados com a areia de cromita, sendo que as variações ocorreram apenas na quantidade de resina, no decorrer de um período de dez dias foi importante para verificação do tempo de vida dos machos após serem moldados.

O acompanhamento dos testes na produção e no laboratório da nova resina foi de grande aprendizado, pois foi acompanhado por dois técnicos da empresa fornecedora de resina, sendo que todas as dúvidas referentes ao processo de cura a frio foram sanadas, além de agregar conhecimento na área. Através dos testes foi possível contatar com todos os setores da empresa, principalmente na área de inspeção das peças fabricadas, podendo acrescentar maior conhecimento sobre ensaios não destrutivos, e ainda poder apresentar a empresa os resultados das peças fabricadas com a nova resina, neste caso, não satisfatórios.

Já o trabalho de construção de uma tabela de aferição para o misturador HS-500, apesar de não obter coleta de dados suficientes para que se chegasse a uma conclusão satisfatória, trouxe grande conhecimento das variáveis que influenciam o controle do processo de moldagem.

Concluí o meu estágio na Electro Aço Altona S/A, com grande satisfação por todo aprendizado técnico, administrativo e interpessoal adquirido durante este período. A empresa disponibiliza ao estagiário toda a sua infra-estrutura para que busque informações em todos os setores, agregando conhecimento de todo processo de fundição, não ficando limitado no setor em que foi designado a fazer o estágio.


Bibliografia


ALBA QUÍMICA. Resinas Sintéticas para Fundição. São Paulo; 1ª ed. 1989.

CHIAVERINI, Vicente, Aços e Ferros Fundidos, 7ª edição, Associação Brasileira de metalurgia e materiais. São Paulo, 2005.



Callister, Willian D, Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução, 5ª edição, LTC. Rio de Janeiro, 2002.

FERREIRA, José M. G. de Carvalho, Tecnologia da Fundição, Fundação Calouste Gulbenkian. Lisboa, 1999.

MARIOTTO, Cláudio L, Sistemas de Enchimento e Alimentação de Peças Fundidas, ABM. São Paulo, 1987.

ASHLAND RESINAS LTDA, Apostilas sobre Processos de Cura a Frio. São Paulo; 2002.


Anexo A - Histórico da Empresa

Em 08 de março de 1924 o engenheiro eletricista alemão Richard Paul Werner, fundou a Auerbach & Werner, que consistia em uma pequena fundição de ferro em que fabricava panelas e outros utensílios domésticos e ainda uma oficina de reparos mecânicos. Em alguns anos o aço é incorporado, e em 1993 o nome Electro Aço Altona S.A. passa a identificar o que seria uma das mais tradicionais empresas de metalurgia do Brasil.

Na década de 70 a empresa ingressava no mercado internacional, com os Estados Unidos e a Alemanha. Hoje está presente em mais de 20 países, representada pelos seus agentes de venda, fornecendo serviços de fundidos em aço para setores como: automotivo, máquinas e equipamentos para construção e mineração, transportes pesado, geração de energia (hidráulica, térmica e nuclear), naval, off-shore petrolífero, químico, siderúrgico e dragagem.

Aproximadamente 30% do mercado da Electro Aço Altona S. A. é para o mercado externo, sendo 62% deste valor para a América do Norte, 25% para a Europa e 13% para a América Latina.

Em 1998 vem o reconhecimento da qualidade dos processos com a certificação ISO9001.

Este ano acaba também por ser uma empresa indicada para receber a certificação da SA-8000, uma norma internacional de avaliação da responsabilidade social. Sendo que a empresa também é certificada com ISSO TS a 16949, que consiste num conjunto de requisitos comuns para sistemas da qualidade automotiva.

A Electro Aço Altona está com capacidade instalada superior a 1400 toneladas por mês de peças fundidas brutas, usinadas e acabadas.

Em março deste ano comemorou-se seus 83 anos com a missão de ser confiável no que faz, com seriedade, transparência, respeito às pessoas e ao meio ambiente e comprometimento, em um ambiente centrado na tecnologia, pesquisa e desenvolvimento.



É por estes e outros motivos que a Electro Aço Altona S.A. conquistou o espaço no mercado metalúrgico e vem representando Blumenau e Santa Catarina no Brasil e no mundo.

Cronograma de Estágio






Cronograma de Estágio Supervisionado I

 

Estagiária: Ligia Dione da Costa

 

Orientador: Márcio José Theiss

Atividades/Semana

1

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21

Integração (empresa/estagiário anterior)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Comportamento da resistência a tração com a redução de resina para mistura com areia de cromita

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Construção de uma tabela de aferição para o misturador HS-500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1° teste em laboratório da nova resina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1º teste na produção da nova resina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Acompanhamento da inspeção e consumo de solda das peças fabricadas com a nova resina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2° teste em laboratório da nova resina

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2° teste na produção da nova resina e novo catalisador

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ensaios de Laboratório

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Acompanhamento da implantação da nova resina na produção

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 







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