Projeto e memorial de cálculos para fundição em

Projeto e memorial de cálculos para fundição em

(Parte 1 de 8)

UNIJUÍ – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul

UERGS – Universidade Estadual do Rio Grande do Sul

DETEC – Departamento de Tecnologia DISCIPLINA – Fundição

Acadêmicos:

José Carlos S. Cavalheiro Marcelo Bataglin

Professor: Genaro Marcial Mamani Gilapa

Panambi, Março de 2008.

2 SUMÁRIO

3 LISTA DE FIGURAS

4 LISTA DE TABELAS

1 – OBJETIVO

O objetivo deste trabalho consiste na fundição de um martelo de bater carne em liga de alumínio em moldes de areia a partir de um modelo já existente de martelo em madeira.

Em função de já se ter o modelo pronto do martelo partiu-se diretamente para a preparação da areia e moldagem da caixa para a fundição a peça.

Os processos de moldagem e fundição da peça foram executados no Laboratório de

Soldagem da Unijuí. Para o aquecimento do alumínio foi utilizado um forno de têmpera, em função de não haver outro equipamento mais adequado.

O processo de fundição foi realizado pelos componentes do grupo de pesquisa e contou com o auxílio do professor da disciplina e colaboradores.

2 – INTRODUÇÃO

A indústria de fundição de alumínio brasileira ocupa destacada posição no mercado nacional. Devido às vantagens que este tipo de matéria-prima apresenta em relação a outros materiais, o uso do alumínio por parte das indústrias transformadoras vem merecendo destaque.

O processo de fundição pode ser entendido como a transformação do metal sólido em líquido, tornando possível assim seu escoamento em moldes com formatos previamente estabelecidos, dando o respectivo formato ao alumínio quando o mesmo se solidifica.

O objeto de estudo deste trabalho é um simples martelo de bater carne, mas através dele podemos realizar um vasto estudo sobre o processo de fundição do alumínio. Optou-se por usar um martelo já pronto e com suas dimensões finais, a fim de fazer uma análise inversa do processo, estabelecendo quais parâmetros são importantes para uma perfeita fundição.

Apresenta-se a seguir o memorial de cálculos e metodologia usados para a realização da fundição, bem como a análise dos resultados obtidos no desenvolvimento da parte prática de fabricação do molde e da própria fundição e vazamento do material, até a retirada da peça já semipronta do modelo.

3 – PROPOSTA DA PEÇA ESCOLHIDA

Propõe-se para o estudo da disciplina de fundição projetar e fundir um utensílio doméstico muito utilizado na cozinha. O Martelo de cozinha serve para bater alimentos como bifes, tornando-os mais macios. Os martelos têm, por vezes, uma dupla face, ou seja, de um lado servem para bater, e do outro se assemelham a um machado, que serve para cortar peças de carne com osso, por exemplo.

3.1 - Definição do Objeto: Martelo

Martelo (do latim medievo martellu, derivado das formas clássicas marculus ou martulus) é um instrumento usado para golpear objetos e possuindo, conforme o uso ao qual se destina, inúmeros tamanhos, formatos e materiais de composição, tendo todos a característica comum do formato, que consiste de um cabo ao qual se fixa a cabeça, através do alvado ou olho. Tem seu uso tão variado que vai do Direito à medicina; da carpintaria à indústria pesada; da escultura à borracharia, do esporte às manifestações culturais.

3.2 - História do Martelo

O martelo é uma das ferramentas mais primitivas já confeccionadas pelo homem.

Achados arqueológicos exibem formas primitivas, em diversos tipos de pedra, originalmente usadas diretamente, muitas delas trazem já indícios de que era usado algum tipo de cabo.

3.3 - Terminologia

• Alfeça (alfece, alfeço, alferça ou alferce) - é a peça de ferro ou aço utilizada para abrir o alvado; • Alvado ou olho - orifício onde o cabo é fixado.

• Cabo - local onde a ferramenta é segura. Sua finalidade é eliminar as vibrações do impacto, com a distância e desvio de direção.

• Cabeça - pode ser tanto o conjunto superior da ferramenta, como a parte rombuda desta;

• Malear - (adjetivo) relativo a martelo; (verbo) usar o martelo, distender o metal com marteladas.

• Orelha - Lado oposto da cabeça, que nalguns modelos é fendida, a fim de permitir sejam arrancados ou acertados os pregos ou cravos. • Unha - parte curva, terminada em gume, da orelha.

O uso do martelo chama-se martelação, martelagem ou martelamento; a ação diz-se martelar, martelejar ou malear; já aquele que usa tal instrumento é o martelador ou marteleiro.

3.4 - Física do Martelo

Um martelo é basicamente um amplificador de força que serve para converter o trabalho mecânico em energia cinética e pressão.

No movimento que precede cada pancada, uma certa quantidade de energia cinética é armazenada na cabeça do martelo, igual ao comprimento do movimento (D) com a força de impulso (f) produzida pelos músculos do braço, junto à força da gravidade.

Quando o martelo golpeia, sua cabeça é freada pela força oposta, que vem do objeto; esta é igual e oposta à força que a cabeça do instrumento exerce sobre o alvo. Se o objeto for rígido e maciço, ou se estiver posicionado sobre algum tipo de bigorna, sua cabeça irá percorrer apenas uma distância muito curta (d), antes de parar. Visto que a força de frenagem (F) ocorre num tempo e distância muito menor que aquela oriunda de f - F será bem maior em razão da diferença D/d. Desse modo, não é necessário usar-se muita energia para que se produza uma grande força de impacto, capaz de dobrar o ferro, ou quebrar a pedra mais dura.

3.5 - Efeito da Cabeça

A quantidade de energia liberada pelo golpe do martelo é equivalente à metade da sua massa vezes a velocidade ao quadrado, na hora do impacto. Enquanto a energia liberada no alvo multiplica-se linearmente pela massa, aumenta geometricamente com a velocidade (veja o efeito do cabo, mais abaixo).

Como os martelos devem ser usados em muitas circunstâncias, ocorre vezes em que a pessoa não possui espaço suficiente para empreender grande movimento ou força, essa troca de energia varia de acordo com a viabilidade. Obviamente, quando o martelador possui bastante espaço, e o martelo possui uma cabeça grande e longo cabo (como numa marreta), será aplicado o máximo de energia sobre o alvo. Como não se pode usar um equipamento de grandes dimensões, para alvos pequenos, o desenho do instrumento é adaptado para as muitas variações de uso e efeitos desejados. Materiais novos e inovações de formato foram introduzidas para a concepção dos martelos, com maior efeito amortecedor nos cabos e cabeças com ângulos diferentes, visando com isso facilitar o uso em relação aos modelos primitivos.

3.6 - Efeito do Cabo

O cabo do martelo ajuda de muitas formas. Mantém as mãos do usuário longe do ponto de impacto. Possui uma área grande, onde a mão pode segurar com segurança. Sua função mais importante, porém, é permitir seja imprimida uma maior velocidade a cada golpe. O empecilho maior ao comprimento do cabo é a falta de espaço que eventualmente ocorra, para se balançar o martelo. Por essa razão que as marretas, usadas em espaços abertos, pode ter um cabo mais longo do que o martelo de carpintaria. Outro empecilho existe, porém não tão evidente: quanto mais longo for o cabo menos precisa fica a mira para se acertar o alvo. Cabos maiores também cansam mais rapidamente, no uso sucessivo.

A maioria dos desenhos de cabos procura equilibrar precisão do golpe com aproveitamento máximo de energia. Em cabos muito longos: o martelo fica menos eficiente, pois a força nem sempre concentra-se no ponto correto do alvo. Cabos muito curtos: a ineficiência decorre de não ser possível aplicar-se maior força, exigindo mais golpes para se completar a tarefa.

3.7 - Principais tipos de Martelo

• Camartelo - é o martelo usado em canteiros de obras ou por pedreiros para desbastar pedras e tijolos, cujo formato de cabeça compõe-se de um lado agudo ou em gume com o outro rombudo (redondo ou quadrado). • Escoda - martelo dentado usado em cantaria.

• Estampa - martelo próprio de ferreiro.

• Maço - Martelo de madeira usado por carpinteiros, escultores, calceteiros. A madeira absorve parte do impacto, permitindo uma maior precisão nos ferimentos.

• Malho - Martelo grande, sem unha nem orelha, em geral cilíndrico, de ferro ou madeira. • Marra ou Marrão - grande martelo de ferro, usado para quebrar pedras.

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