Aknowlegments

The team will be like thank:

•      Prof. Dr. Guilherme Souza

•      Prof. Ms. Marcelo de Carvalho

•      Prof. Esp. Maurício Oliveira

•      Prof. Dr. Kelly Barros

•      Prof. Carlos Augusto

•      Prof. Ms. Pollyana Melo

•      Marcos Paulo

•      Rudhá Moura

•      Alessandro Barreto

Unfortunately the main object was not reached, made the rivet joints with broken in the range of 30- 40 kN.However, the team can learned many subjects during the pratice. The subjects it is related to foundry and machine projects. 

Agradecimentos

A equipe gostaria de agradecer ao:

•      Prof. Dr. Guilherme Souza

•      Prof. Ms. Marcelo de Carvalho

•      Prof. Esp. Maurício Oliveira

•      Prof. Dr. Kelly Barros

•      Prof. Carlos Augusto

•      Prof. Ms. Pollyana Melo

•      Marcos Paulo

•      Rudhá Moura

•      Alessandro Barreto

 Infelizmente o objetivo principal não foi alcançado, produzir uma junta que se rompesse em um range de 30 a 40 kN, por outro lado a equipe conseguiu aprender na prática alguns assuntos relacionados a fundição e de projetos de máquinas.  

Tensile test

The rivet joints supported 59 kN, the figure 1 show this. The struture stayed out of the range acceptable, 30- 40 kN. The team presumptions some reasons for this:

1)Was realized just one traction test

2) the specimens presented porosity in your structure. The rivet this problem did not occur.

3) The alumiun utized to do the rivets was cast many times , increasing your resistence

The figura 2 showed the comparation of cross section of the rivet and the specimens, showed the porosity.

The vídeo showed the traction test.

                                                             Figure 1- Tensile test result

Source: Own

 Figure 2: Cross section comparation

The left figure show the cross section of rivets and the right figure show the cross section of specimens
Source: Own 

Video 1: Traction Test

Teste de tração

 As juntas rebitadas acabaram aguentando uma força 59 kN, como é possível observar na figura 1. Ficou fora do range desejado, que era de 30 a 40 kN. A equipe resolveu formular algumas hipóteses:

1)      Utilizou-se os dados de apenas um teste de tração;

2)     O corpo de prova apresentou porosidade, o que fragilizou o corpo de prova, diferentemente da estrutura do rebite;

3)      O alumínio utilizado para confeccionar os rebites foi fundido diversas vezes, aumentando assim a sua resistência, diferente do usado no corpo de prova.

A figura 2 mostra a comparação da seção transversal do rebite com o do corpo de prova, mostrando a porosidade neste presente. O vídeo abaixo mostra o teste das juntas.

Figura 1: Teste de Tração das juntas

  

Fonte: Própria

Figura 2- Comparação da secção transversal do rebite com o do corpo de prova

A imagem a esquerda é do rebite e a da direita é do corpo de prova
Fonte:Própria

Vídeo: Teste de tração

Fonte: Própria

Final CADs

Figure 1 :Permanent mold CAD 3D

Source: Own

Figure 2: Mold Base

Source: Own

Figure 3: Side of the mold

Source: Own

Figure 4: Rivet 2D

Source: Own

Figure 5: The rivet Joints 2D

Source: Own

CADs Finais

Figura 1 : vista explodida do molde

Fonte: Própria

Figura 2: Base do molde

Fonte: Própria

Figura 3: Lateral do molde

Fonte: Própria

Figura 4: Rebite 

Fonte: Própria

Figura 5: juntas rebitadas

Fonte: Própria

Desing error

The contraction did not occur as expected. The diameteer of rivet stayed with more 9 milimeters. The team presumptions some reasons for this:

                        The contraction of solidification should be excluded because of the use of river;

             The mold expanded, because of heat during the foundry, and the diameter of the hole expanded too.

The team resolved try reduce the diameter of rivets with lime. The final diameter stay with 8.8 milimeters. The new situation made with the team adopted a new layout in the rivet joints. The figure 1 show this.

Figure 1: New Layout

Source: Own 

Erro no projeto

Acabou havendo um erro na contração. O rebite acabou ficando com um diâmetro um pouco maior do que 9 milímetros. A equipe formulou algumas teorias para este aumento de diâmetro:

1)A contração de solidificação também deveria ser desclassificada em virtude do uso do massalote (erro de projeto)

2) O molde acabou também se expandido, já que o esquentou durante o processo de fundição, resultando assim em um aumento do seu furo.

A equipe resolveu tentar diminuir o diâmetro dos rebites utilizando uma lixa e o deixou com um diâmetro de 8.8 milímetros. Com isso foi necessário adotar uma nova disposição das juntas. A figura 1 mostra esta nova disposição. 

Figura 1- Nova Disposição

Fonte: Própria

Verbete 8

Palavra: Solidification/solidificação 

Significado: Transição de fase na qual uma substância passa de seu estado líquido para sólido quando a sua temperatura diminui para baixo do ponto de solidificação.

Contexto: "Condições de produção industrial, bem como a influência da velocidade de solidificação sobre as propriedades do aço produzido"/"Conditions for industrial production as well as the influence of solidification speeds on the properties of the steel produced".

Source:  FEM- UFPA-ITEC

Bibliography:

Business Dictionary. solidification. Disponível em:<http://www.businessdictionary.com/definition/solidification.html>. Acesso em: 27 NOV 2017.

Liguee. Solidification. Disponível em: <https://www.linguee.com.br/portugues-ingles/search?source=auto&query=solidification.> Acesso em: 27 NOV 2017.

Layout and contraction

Based on the traction teste, the team got the shear stress of material, according the theory of Von Mises- Hencky. With thate, the team got the rivet with a total área of 267.467 mm². The diamter of this rivet is 18.45 milimeter

Based on established limits by SENAI CIMATEC, figure 1, the team was concluded that one rivet pass the limits. Therewith, decided to use 5 rivets, eatch with 8.25 milimeter of diameter. The new layout is showed in figure 2.

Figure 1: Joint placement

Source: SENAI CIMATEC, 2015

Figure 2- Riveted joint CAD 3D

Source:Own

 The team knew the aluminium contract after the foundry. Because this, based on figure 3, was calculated your contraction. The contraction will be taken into account are solidification and solid. The liquidate was disregarded because of the use of riser.  

Figure 3: Non ferrous metals shrinkage during cooling.

Source: Verran

The aluminium will be contract 12.2%. The team chose to do in the molde, holes with a drill bit of 9 milimeter because of the contraction.

Bibliography:

 NORTON, Robert. Projeto de máquinas. 4. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 1030 p.

VERRAN, Guilherme Ourique. Estudo da alimentação de peças fundidas em ligas de alumínio. 1986. 188 p. Dissertação (Mestrado em Metalurgia e Transformação) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1986.

Disposição e contração

Com base no teste de tração do corpo de prova, pode estabelecer a tensão de cisalhamento do material, utilizando a teoria de Von Mises- Hencky. Com isso a equipe obteve um rebite com uma área total de 267.467 mm², possuindo um diâmetro de 18.45 milímetros.

Obedecendo os limites do layout definido pelo SENAI CIMATEC, como a figura 1, chegou-se a conclusão que a utilização de um rebite era inviável, com isso resolveu-se utilizar 5 rebites, cada um com 8.25 milímetros de diâmetro, com a disposição mostrada na figura 2. 

Figura 1- Layout pré-estabelecido

Fonte: SENAI CIMATEC,2017

Figura 2- Disposição dos rebites 

Fonte: Própria

Sabendo que o alumínio iria contrair logo depois de fundido, utilizou-se as informações da figura 3 para saber quanto seria essa contração. As contrações levadas em conta seriam a da solidificação e a solida. A liquida seria desconsiderada em virtude do uso do massalote.

Figura 3: Solidificação dos metais não- ferrosos

Fonte: VERRAN.

Com isso, obteve uma contração de 12,2%. A equipe optou-se por fazer no molde um furo com uma broca de 9 milímetros já que com isso o alumínio iria contrair e ficar com um diâmetro em. torno de 8 milímetros.

REFERENCIAS: 

  

   NORTON, Robert. Projeto de máquinas. 4. Ed. Porto Alegre: Bookman, 2013. 1030 p.

VERRAN, Guilherme Ourique. Estudo da alimentação de peças fundidas em ligas de alumínio. 1986. 188 p. Dissertação (Mestrado em Metalurgia e Transformação) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 1986.

Verbete 7

Palavra: Riser/ massalote

Significado: Espécies de reserva de metal serve para corrigir o defeito conhecido como rechupe durante o processo de solidificação.

Contexto: O massalote se encontra na ultima região a se solidificar/ The riser stay in the last region to solidify.

Figure 1:Riser

Source: Introdução a manufatura mecânica

Bibliography:

MACHADO, Isabel.  Introdução a manufatura mecânica. Disponível em <  http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA1HwAG/fundicao>. Acesso em : 19 de outubro de 2017.

Riser

   Riser has the function of prevent  a kind of flaw caused during in the solidification process: shrinkage.It is necessary know the place the riser will be put in the mould and your volume.

   Was used the “module’s method”, by ALMEIDA, Fundição: Mercado e Processos Metalúrgicos, one of method more used. This method consist in break the item in piece more simple, cylinders in this case, and find the module, division of volume for área will be contact in the mould’s wall. The riser should be in the region with the module is most bigger.The first region is the head, and the second region is the body of rivet. The figure 1 show the calculations founded. Hc2 is the height of body, dc2 diameter of body, and Ac2, Vc2 and Mc2 are respectively the área, volume and module with region 2. Hc1 is the height of rivet’s head, dc1 is the diameter of rivet’s head. Again, Ac1, Vc1 and Mc1 are respectively the área, volume and module with region 1. The kind of riser used is open in the top because is more easy your construction and the gas leaves.

Figure 1: Calculations of module

Source: own

To define the height of riser, by ALMEIDA, Fundição: Mercado e Processos Metalúrgicos, used the equacion 1. V is the riser’s volume, k’’ is a constant and depend the situation of casting, in general cases your value embrace is 6.  R is the coeficiente of volumetric contraction and for the aluminium are 6,5. Vp is the volume of item.  The figure 2 show the calculations to found the volume and height of riser, H.

The figure 3 show the measures of riser in a 2d representation.

Figure 2: Volume and height of riser

Source : own

Figure 3: Representation 2d of riser

Source: own

It is important emphasize the heigt of riser round off 23 milimeters for reasons of security

Bibliography:

ALMEIDA, Gloria de. Fundição: Mercado, Processos e Metalurgia. 2000. Disponível em: <http://www.metalmat.ufrj.br/wp-content/uploads/2012/05/Fundi%C3%A7%C3%A3o-mercado-processos-e-metalurgia.pdf>. Acesso em: 16 NOV 2017.

Massalote

   O massalote serve para evitar um tipo de defeito conhecido como rechupe durante o processo de solidificação. Para isso é necessário também saber onde coloca-lo no molde e o seu volume.

  Adotou-se o método dos módulos, segundo ALMEIDA, Fundição: Mercado e Processos Metalúrgicos, um dos métodos mais utilizados. Ele consiste em dividir a peça em formas mais simples, cilindros no caso, e, através delas, achar o módulo, que é a divisão do volume pela área que estará em contato com as paredes do molde e entrará em resfriamento primeiro. O massalote deverá ficar na região que apresenta o maior modulo. No caso, dividiu-se o rebite em duas partes. A primeira é tratada como sendo a região da cabeça, e a segunda, do corpo do rebite. Os cálculos abaixo demonstram os resultados encontrados, em que  hc2 é a altura do corpo; dc2, o diâmetro do corpo, consequentemente Ac2, Vc2 e Mc2 são, respectivamente, área, volume e módulo da região 2. Hc1 é a altura da cabeça do rebite, e dc1, o diâmetro. Novamente, Ac1, Vc1, e Mc1 representam, respectivamente, a área, volume e módulo da região 1. O tipo de massalote a ser usado é o aberto de topo, em virtude da facilidade da confecção e do desprendimento dos gases.

Figura 1- Calculo dos módulos 

Fonte: Própria

Definindo-se agora a altura do massalote, segundo ALMEIDA, Fundição: Mercado e Processos Metalúrgicos, utiliza-se a seguinte fórmula, onde Vm é o volume do massalote; k’’, uma constante que depende da situação em que irá ocorrer a fundição, pra casos gerais adota-se 6 r, o coeficiente de contração volumétrica, que no caso do aluminio é 6,5; e Vp, o volume da peça a ser fundida.Os cálculos mostram o volume a altura do massalote, H. Logo em seguida tem-se uma imagem 2d do massalote com as medidas no molde.

Vm= k''.r.Vp    (Eq.1)

Figura 2: Calculo do volume a da altura do massalote

Fonte: Própria

Figura 4- Medidas do massalote 

Fonte:Própria

É importante ressaltar que mesmo encontrando 21,8 milímetros de altura para o massalote, por motivos de segurança resolveu-se adotar um valor de 23 milímetros.

Bibliography:

ALMEIDA, Gloria de. Fundição: Mercado, Processos e Metalurgia. 2000. Disponível em: <http://www.metalmat.ufrj.br/wp-content/uploads/2012/05/Fundi%C3%A7%C3%A3o-mercado-processos-e-metalurgia.pdf>. Acesso em: 16 NOV 2017.

Verbete 6

Palavra: Drill / Broca

Significado: Instrumento com ponta rotativa utilizado para fazer furos.

Contexto: a equipe pretende obter as cavidades do molde através de furos feitos por brocas. / The team intentds to manufacture the cavities using drills.

Figure 1 - Drills

Source: Own

Posted by: Luana Seixas

Bibliography:

DICIONÁRIO INFORMAL. Brocas. Disponível em: <http://www.dicionarioinformal.com.br/broca/>. Acesso em: 11 NOV 2017.