Processos de Fabrico II

Código:

EM0035

Sigla:

PF II

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Materiais

Ocorrência: 2010/2011 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Materiais e Processos Tecnológicos
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEM	124	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	4	-	6	56	160

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO

Em dois dos quatro principais processos de fabrico, o material do componente ou parte dele passa pelo estado líquido numa das fases do processo. Os fenómenos que ocorrem na fase líquida, na fusão e na solidificação e as reacções entre a fase líquida e a atmosfera, por um lado, e com os refractários e as fases sólidas temporariamente em contacto têm uma enorme influência na estrutura e nas propriedades das peças produzidas. É por isso que é tão importante, no MIEM, aprender e compreender o que se passa na fase líquida e na transição entre os estados líquido e sólido e no arrefecimento até à temperatura ambiente.

Muitos dos futuros engenheiros mecânicos, mesmo que não trabalhem em Fundição, terão que projectar e/ou utilizar peças vazadas. Importa, por isso, que conheçam as enormes potencialidades da Tecnologias de Fundição, mas também as suas limitações e as regras de traçado .


OBJECTIVOS ESPECÍFICOS

Promover a aquisição, por parte dos alunos, dos conhecimentos básicos sobre os processos metalúrgicos e mecânicos que ocorrem durante a fusão, no estado líquido, em contacto com os refractários e a atmosfera, durante a solidificação e no processo de arrefecimento subsequente, até à temperatura ambiente.
Promover a aquisição de conhecimentos sobre os defeitos metalúrgicos e mecânicos que podem ser produzidos e como reduzir a sua incidência ou evitá-los.

Apetrechar os alunos com conhecimentos e compreensão destes processos com vista à sua aplicação à fundição, à soldadura e aos processos de colagem.

Na componente de fundição a disciplina visa também desenvolver os conhecimentos tecnológicos dos alunos nesta área.

Na componente de ligações a disciplina tem como objectivos principais introduzir as técnicas de soldadura, brazagem/soldagem e ligação adesiva.


CONHECIMENTOS PRÉVIOS

No primeiro ano do MIEM os alunos visitaram duas fundições e foi-lhes proporcionada uma introdução muito rápida às Tecnologias de Fundição e de Soldadura, em IPFD, não tendo abordado estas tecnologias em qualquer outra disciplina. Noutras disciplinas aprenderam os fundamentos de Ciência de Materiais, de Metalurgia e de outros assuntos correlacionados.

Distribuição porcentual:

40% de componente científica;

60% de componente tecnológica.


RESULTADOS

quando fizerem a disciplina espera-se que os alunos estejam capacitados para:

-descrever as principais fases dos processos de fundição, soldadura e ligação adesiva;

- identificar as fases críticas destes processos;

- explicar as relações entre a estrutura e os defeitos e as condições operativas nas diferentes fases dos processos:

- identificar as principais condições e parâmetros que devem ser controlados de modo a reduzir ou evitar defeitos e promover a estrutura metalúrgica e as propriedades mecânicas desejadas;

- aplicar estes conhecimentos para produzir esboços e criticar o design de peças a obter por estas tecnologias;

- analisar e criticar processos de fabrico dados, nas áreas da funfição, soldadura e adesão;

- aprender mais, por conta própria e desenvolver as suas competências científicas e técnicas nestas áreas.

Espera-se também que, quando concluírem o bloco de processos de ligação, os alunos tenham também:

-conhecimento das principais técnicas de ligação por soldadura e brasagem utilizadas no fabrico de estruturas de aços ao carbono e carbono/manganês. Em particular pretende-se que o aluno fique com um conhecimento das:

- Principais tecnologias de soldadura usadas na indústria nacional e parâmetros mais significativos que as controlam;
- Limitações específicas da tecnologia em relação a outros métodos alternativos;
- Conceito de soldabilidade de um material e das principais dificuldades de ligação;
- Necessidade de conceber uma peça tendo em conta que vai ser soldada.
- Ter um conhecimento geral sobre as técnicas de ligação de materiais com adesivos estruturais

Programa

BLOCO DE FUNDIÇÃO

Nas aulas teóricas serão leccionados:

1. Principais ligas de fundição e suas características tecnológicas.

2. Interfaces.

3. Germinação e crescimento de novas fases e de cristais.

4.Fusão e reacções entre os metais líquidos os refractários e a atmosfera.

5. Solidificação, mecanismos de solidificação e estruturas resultantes em diferentes ligas.

6. Fusão e solidificação rápida em soldadura.

Nas aulas práticas serão feitos exercícios de traçado de peças fundidas e leccionados:

1. Regras de traçado e seu relacionamento com os defeitos nas peças fundidas

1.1. Defeitos originados por erros de projecto
1.2. Defeitos gerados pela parametrização deficiente do processo ou incorrecções operatórias
1.3. Defeitos gerados pela qualidade do metal fundido e reacções com as moldações
1.4. Acabamentos e controlo de qualidade das peças fundidas

2. Processos de fundição convencionais

2.1. Fundição em moldações não permanentes
2.1.1. Fundição em areia verde e em areia auto-secativa
2.1.2. Fundição por cera perdida em carapaça e em bloco
2.2. Fundição em moldações permanentes
2.2.1. Fundição em coquilha por gravidade, por baixa pressão e em coquilhas rotativas
2.2.2. Fundição por injecção em máquinas de câmara quente e em máquinas de câmara fria

3. Processos de fundição especiais

3.1. Fundição injectada controlada para peças dúcteis e tenazes
3.2. Fundição de ligas reactivas em vácuo e em atmosfera controlada
3.3. Fundição no estado semi-sólido e squezze casting
3.4. Fundição em moldações cerâmicas e de gesso, por gravidade e em contra gravidade sob vácuo

4. Projecto para a obtenção de peças fundidas

4.1. Diferenças entre as peças e os moldes para fundição em areia;
4.2. Diferenças entre peças e moldações metálicas;
4.3. Planos de apartação, machos, sobreespessuras para maquinagem, mingas, sistemas de alimentação e sistemas de gitagem.


BLOCO PROCESSOS DE LIGAÇÃO DE METAIS

1 - Propriedades e classificações dos processos de soldadura.
2 - Soldadura manual com eléctrodos revestidos.
3 - Soldadura por arco submerso
4 - Soldadura TIG
5 - Soldadura MIG/MAG
6 - Soldadura por resistência
7 - Brasagem
8 - Adesivos estruturais
9 - Soldabilidade de aços ao carbono e C/Mn.
10 --Tratamentos térmicos.
11 - Deformações em soldadura
12 - Homologação de procedimentos de soldadura.
13 - Preparação de juntas
14 - Cálculo de custos
15 - Controle de qualidade e defeitos de soldadura.

Bibliografia Obrigatória

ASM 400; Nondestructive inspection and quality control
American Welding Society; Welding Handbook
Código ASME XIX
American Welding Society; Welding Handbook
Silva, Lucas Filipe Martins da; Juntas adesivas estruturais. ISBN: 978-972-8953-21-8
Prof. António Augusto Fernandes; Processos de Ligação de Metais. Manuscrito , 2005
Prof. António Barbedo de Magalhães; Apontamentos sobre Interfaces e germinação, Fusão e Solidificação de Ligas Metálicas
Beeley, Peter; Foundry technology. ISBN: 0-7506-4567-9

Bibliografia Complementar

Lucas Filipe Martins da Silva, Andreas Öchsner; Modeling of adhesively bonded joints, Springer, 2008. ISBN: 978-3-540-79055-6
Petrie, Edward M.; Handbook of adhesives and sealants. ISBN: 978-0-07-147916-5
Adams, R. D. 340; Adhesive bonding. ISBN: 1-85573-741-8
Peter Beley; Foundry Technology, Bytterworth heinemann, 2001. ISBN: 0 7506 4567 9 (Existe na Biblioteca)

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

BLOCO FUNDIÇÂO
Exposição teórica da matéria, com recurso a apresentações com power points, transparências, etc.

Realização de trabalhos de grupo de pesquisa bibliográfica sobre peças ou processos específicos de fundição ou sobre questões ambientais ou de higiene e segurança em fundição e sua apresentação e discussão.

Realização, pelos alunos, de análises críticas de traçados de peças fundidas e realização de esboços de peças fundidas que obedeçam às principais regras de traçado e dos moldes e machos respecyivos.


BLOCO PROCESSOS LIGAÇÃO METAIS

Aulas de exposição, apoiadas em meios audiovisuais (vídeos e slides). Serão também abordados, sob a forma de exposição, assuntos de índole mais aplicada .

Serão realizados trabalhos em grupo (5 alunos em média), cobrindo alguns dos temas abordados.

De cada trabalho é exigido um relatório que é classificado.

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída sem exame final

Componentes de Avaliação

Descrição	Tipo	Tempo (Horas)	Peso (%)	Data Conclusão
Participação presencial (estimativa)	Participação presencial	52,00
Preparação dos relatorios de trabalhos praticos	Trabalho laboratorial	45,00
Estudo para testes	Exame	65,00
	Total:	-	0,00

Obtenção de frequência

Não exceder o número limite de faltas previsto nas normas gerais de avaliação (25% das aulas previstas).
Os alunos dispensados de frequência têm de realizar dois trabalhos de pesquisa bibliográfica, um na área de fundição e outro no domínio das tecnologias de soldadura e fazer a respectiva apresentação e discussão.

Fórmula de cálculo da classificação final

BLOCO DE FUNDIÇÃO

Os alunos serão avaliados por meio de dois mini testes com pesos de 15% cada e de um trabalho de pesquisa bibliográfica com relatório (5%), apresentação em formato digital e apresentação presencial (5%), e discussão (5%), com peso total de 15%, tendo um peso de 5% a avaliação da participação dos alunos nas aulas


BLOCO DE PROCESSOS DE LIGAÇÃO DE METAIS

Serão realizados dois Mini testes e dois trabalhos práticos. Cada mini teste terá um peso de 20 % (4 valores) e um ou dois trabalhos práticos com o peso global de10 % ( 2 valores).

Provas e trabalhos especiais

Não se aplica, a não ser em casos especiais previstos no regulamento da FEUP.

Nesses casos a avaliação deverá ser baseada num exame (30%+40%=70%) e dois relatórios de pesquisa bibliográfica, um de fundição e outro de ligação de metais. A avaliação do trabalho de fundição terá em conta a qualidade do respectivo relatórios (5%), das apresentações digital e presencial (5%) e da discussão (10%). O trabalho de processos de ligação terá um peso de 10%.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Não se aplica, a não ser em casos especiais previstos no regulamento da FEUP.

Nesses casos a avaliação deverá ser baseada num exame e dois relatórios de pesquisa bibliográfica, um de fundição e outro de ligação de metais, sua apresentação e discussão, conforme acima se especifica.

Melhoria de classificação

Para melhorar a classificação os alunos devem submeter-se a um exame final de recurso.O aluno poderá submeter-se a exame a um ou a ambos os blocos.Dentro de cada bloco poderá ainda escolher fazer exame a uma ou ambas as partes.Os pesos são os indicados no cálculo da classificação da unidade curricular.

Observações

Os tempos de ocupação previstos para o bloco de fundição são:
24 horas presenciais +15h para estudo das matérias do 1º teste + 15h para as do 2º + 25h para elaboração do relatório do trabalho de fundição.
Para o bloco de Processos de ligação de metais são:
28h presenciais + 17h para estudo das matérias correspondentes ao 1º teste (cap. 1 a 6) + 18h para estudo das matérias dos cap 7 a 15 (2º Teste)+ 10h para cada trabalho. No total preveem-se 162 horas de trabalho, correspondentes a 6 ECTS.