Relatório de Fundição e Análise do Diagrama TTT: Escolha do Processo, Materiais e Impacto Ambiental

Atividades sem alternativa 1 Relatórios são descrições das justificativas e razões pelas quais um aluno escolheu realizar uma atividade Sendo assim escolha um dos processos de fundição explanados na parte teórica descreva as suas justificativas e razões ou seja por que tal processo de fundição foi escolhido Para tanto deve partir da peça que quer produzir através da fundição decidir que tipo de molde utilizará para fundir essa peça quais ligas e materiais serão utilizados na fundição e se haverá na sequência após a peça já estar fundida fora do molde a necessidade de processos adicionais tais como rebarbamento limpeza e usinagem Também deverá prever se esse processo escolhido contribui ou não com o meio ambiente e no caso de haver resíduos provenientes do processo o que está previsto para amenizar os impactos ambientais exemplos reaproveitamento dos moldes e reaproveitamento de restos de materiais fundidos ou seja no caso de haver descartes o que está sendo pensado para que esses resíduos causem o menor impacto possível ao ambiente É importante ter em mente que não há necessidade para essa atividade de escolher algo sofisticado mas usar os conceitos de fundição absorvidos tipo de fundição molde tipos de ligas etc Gere um relatório sobre as razões da escolha do referido processo de fundição e mencione quais materiais são de melhor aplicabilidade mencione também se esse processo contribui ou não com o meio ambiente e o que tem sido feito para amenizar seus impactos ambientais 2 O entendimento do diagrama TempoTemperaturaTransformação TTT e o que está sendo solicitado de forma dissertativa por meio da análise da composição química e a partir do respectivo diagrama de curva TTT que poderá ser obtido na literatura recomendada o aluno fará um relacionamento das curvas com a microestrutura obtida a evolução da transformação da austenita sempre de acordo com a temperatura e tempo Também desenvolverá comentários a respeito desse processo ou seja de acordo com a temperatura de recozimento as taxas que são obtidas Figura 1 Diagrama TTT Fonte Paula Sousa Faria 2016 Figura 2 Curvas do de transformação de acordo com a temperatura e o tempo Fonte Diagrama 2020 online A Figura 2 mostra de forma clara que durante o tratamento térmico as curvas apresentadas no diagrama TTT revelam o que ocorre com o aço Ao ser resfriado em diferentes velocidades e em diversas temperaturas abaixo de 723C ocorre maior ou menor transformação da austenita sempre em função do tempo e da temperatura Os aços que foram conformados a frio normalmente passam por um processo de tratamento de recozimento de recristalização com o objetivo de restituir a suas propriedades mecânicas antes de sua deformação e também para conseguir outras alterações microestruturais importantes para sua utilização Esse tipo de procedimento é muito utilizado nas indústrias para se obter as melhores condições de temperatura e tempo e atingir os estados pretendidos a um nível de deformação adequado para a sua utilização Assim se criou uma maneira por meio dos dados experimentais curvas geradas por simulação computacional chegando à curva TTT de recristalização para um aço de baixo carbono submetido a diferentes graus de deformação Com isso essas curvas podem ser utilizadas como uma ferramenta que poderá fornecer dados da recristalização para diversas temperaturas de tratamento Desse modo serão obtidas as condições para se ter um controle mais eficiente no processo e redução de amostras ensaiadas RELATÓRIO Ao escolhermos determinado processo de fundição primeiramente devemos definir o que desejamos fundir qual a peça e qual sua aplicação Após definirmos a peça e sua aplicação analisamos de acordo com as dimensões e a função da peça quais materiais e processos são viáveis Para este projeto a peça escolhida é uma válvula que será utilizada em indústria farmacêutica por se tratar de uma peça relativamente pequena possui peso inferior a 30kg possui média complexidade mas devido ao fato de ser utilizada em uma instalação sanitária deve atender a cada uma das exigências de assepsia sanitização e exterilização para garantir um ambiente interno e externo adequado ao sistema e ao produto a ser industrializado Com estas informações podemos escolher qual liga e qual processo melhor se adequam o primeiro ponto a se analisar é que é uma válvula estará sujeita constantemente a pressão deve controlar ou impedir o fluxo do líquido logo deve ter um excelente acabamento não permitindo vazamentos e por ser empregada em indústria farmacêutica não deve oxidar já que poderia contaminar os produtos Considerando todos esses aspectos o material escolhido foi um aço inoxidável austenitico TP316 a adição de níquel como elemento de liga permite transformar a estrutura ferrítica em austenitica Aços inoxidáveis austeníticos têm excelente resitência à corrosão excelente ductilidade e excelente soldabilidade além de resistência a altas temperaturas tornandoo esterilizável A adição de molibdênio deixa o 316 muito mais resistente à corrosão por pites e frestas Quanto ao processo de fundição por se tratar de uma peça pequena de média complexidade mas que exige um excelente acabamento superficial o processo escolhido foi o de Fundição de Precisão A fundição de precisão é um processo complexo que se inicia com a injeção da cera na ferramenta molde metálico posteriormente para que a peça tenha fidelidade ao molde o molde em cera é rebarbado retirando cuidadosamente finas arestas Após a rebarbagem os moldes ainda em cera são por meio de processo térmico unidos a um canal também injetado em cera o que os deixa com a aparência de um cacho Os moldes montados em cachos recebem nesta etapa várias camadas de material cerâmico refratário especial com rigoroso controle de umidade e temperatura recebem um banho Após os moldes serem montados em cachos e revestidos de material refratário especial são enviados à autoclave que extrai a cera do interior dos cachos por meio de vapor dágua superaquecido a alta pressão Os espaços anteriormente preenchidos com os moldes em cera ficam então vazios Para adquirir maior resistência mecânica e ao choque térmico os moldes cerâmicos já decerados são levados ao forno a 1100C para calcinação Depois de calcinados os moldes cerâmicos são cuidadosamente envasados com aço líquido que por gravidade vaza para o molde todo formando as peças brutas ou seja unidas ao canal As peças são separadas do canal por corte são lixadas e jateadas No caso da válvula passa também pelo processo de usinagem para gerar a rosca para encaixar nos demais componentes dos sistemas farmacêuticos Um dos principais resíduos do processo é a casca cerâmica que acaba se tornando um passivo ambiental devido à grande dificuldade de ser incorporado ao processo produtivo Entretanto já existem pesquisas que estudam a viabilidade técnica de aproveitar este resíduo na substituição parcial ou total dos componentes brita areia e cimento em concretos de alta resistência utilizados na construção civil ANÁLISE DOS DIAGRAMAS As curvas TTT estabelecem relações entre a temperatura em que ocorre a transformação da austenita e a estrutura e propriedades das fazes produzidas com o tempo As tranformações se processam a temperatura constante Considerando uma liga FeC de composição eutetóide temos que a transformação da austenita em perlita ocorre apenas se a liga for superresfriada até abaixo da temperatura eutetóide 727o A baixas temperaturas a transformação ocorre mais cedo é controlada pela taxa de nucleação e o crescimento de grão que é controlado pela difusão é reduzido Difusão lenta a baixas temperaturas leva a uma estrutura mais fina com espaçamento lamelar menor perlita fina A altas temperaturas altas taxas de difusão permitem um maior crescimento de grão e maior espaçamento lamelar perlita grossa À medida que a temperatura de transformação é reduzida após a formação de perlita fina um novo microconstituinte é formado a bainita Como ocorre na perlita a microestrutura da bainita consiste nas fases ferrita e cementita mas os arranjos são diferentes No diagrama de transformação isotérmica a bainita se forma abaixo do joelho enquanto a perlita se forma acima conforme se pode observar na figura 1 Figura 1 Diagrama de transformação tempotemperatura com enfase na linha de tranformação da bainita joelho Joelho Para temperaturas entre 300o C e 540 o C a bainita se forma como uma série de agulhas de ferrita separadas por partículas alongadas de cementita bainita superior Para temperaturas entre 200 o C e 300 o C a ferrita encontrase em placas e partículas finas de cementita se formam no interior dessas placas bainita inferior A martensita se forma quando o resfriamento for rápido o suficiente de forma a evitar a difusão do carbono ficando o mesmo retido em solução Como consequência disso ocorre a transformação polimórfica mostrada ao lado Como a martensita não envolve difusão a sua formação ocorre instantaneamente independente do tempo Martensita é metaestável pode persistir indefinidamente na temperatura ambiente mas se transformará em fases de equilíbrio se um recozimento a altas temperaturas for realizado A martensita pode coexistir com outras microestruturas do sistema Fe EM RESUMO Considerandose um resfriamento contínuo teremos as seguintes microestruturas de acordo com o tipo de resfriamento A FORNO Perlita grossa B AR Perlita fina dura que a anterior CAR SOPRADO Perlita fina que a anterior D ÓLEO Perlita martensita E ÁGUA Martensita Para os aços baixo carbono aços hipoeutetóides há a ferrita coexistindo com essas fases RECRISTALIZAÇÃO O tratamento térmico de recozimento de recristalização é normalmente aplicado sobre o metal encruado para reajustar a microestrutura e as propriedades do material Notase que para uma deformação constante quanto maior a temperatura de tratamento isotérmico menor é o tempo necessário para a etapa de nucleação dos grãos recristalizados assim como para a completa recristalização Figura 2 Digrama TTT transformação temperatura tempo de recozimento de recristalização para um aço baixo carbono deformado 87 Percebese que enquanto são necessários aproximadamente 1100 segundos 183 minutos para que 99 da microestrutura do aço em questão se recristalize a uma temperatura de 650C para que a mesma amostra tenha 99 de sua microestrutura recristalizada a uma temperatura de 750C são necessários apenas 112 segundos 19 minutos