MOTIVAÇÕES

• A prática crescente de Engenharia Simultânea abre possibilidades para as fundições participarem do projeto de componentes fundidos. Isto exige das fundições capacitação em Desenvolvimento de Produto. Uma das áreas importantes do Desenvolvimento de Produto são as Propriedades Mecânicas de Ligas Fundidas.
• No Norte de Santa Catarina são produzidas peças fundidas em valor que supera R$2 bilhões anuais. Destacam-se os ferros fundidos (cinzento, nodular, maleável, vermicular, brancos ligados) e ligas de alumínio. Esta Indústria de Fundição deve cada vez mais assumir responsabilidades no Desenvolvimento de Produtos, para garantir a sua competitividade.
  

OBJETIVOS DO CURSO:

• Qualificar jovens engenheiros e mestrandos a trabalhar em equipes de desenvolvimento de produtos, seja em empresas produtoras de fundidos, seja em empresas utilizadoras de componentes fundidos.
• Capacitar a indústria catarinense a assumir posições cada vez mais de destaque no desenvolvimento de componentes fundidos de alto valor agregado.

PROGRAMA DO CURSO:

• Visão geral sobre o material, tipos e classes, principais aplicações.
• Alternativas de microestruturas (grafita, matriz, inclusões – tipos, composição, morfologia)
• Mecanismos de endurecimento mais importantes em cada microestrutura (ferrita, perlita, martensita revenida, bainita)

• Fratura dútil, Clivagem, Fratura intergranular
• Ferro fundido cinzento, nodular, vermicular, maleável
• Locais de início de formação de trincas, Propagação de trincas, Efeitos da microestrutura.

• Propriedades estáticas: tração, compressão. Normas ABNT, Euro e ASTM
• Sensibilidade das propriedades a variação de espessura de parede. Efeitos da microestrutura
• Fadiga.
• Propriedades a altas temperaturas.Fadiga térmica.
• Propriedades físicas.
• Impacto e propriedades a baixas temperaturas. Tenacidade à fratura.

• Morfologias degeneradas de grafita
• em cinzento: Widmanstäten, sooty, tipo C
• em nodular: nódulos degenerados, grafita explodida, grumos, vermicular, lamelar
• em maleável: não compacta
• em vermicular: lamelar, grafita explodida, grafita de Widmanstäten, colônias de nodular
• Distribuição inadequada de grafita
• Flotação (nodular, cinzento e vermicular)
• Alinhamento de nódulos (nodular, maleável)
• Grafita secundária (nodular)
  
• Presença de fases indesejáveis
• coquilhamento
• coquilhamento inverso e em centro térmico
• fosfetos intercelulares
• carbonetos de titânio
• inclusões intercelulares
• Decoesão de contorno de grão
• Sn, Sb, As, P
• Hidrogênio
• Fragilização por hidrogênio
  
• Fragilização de nodulares bainíticos – cementita, fósforo, martensita

• Visão geral sobre o material, tipos e classes, principais aplicações. Famílias de ligas.
• Alternativas de microestruturas.
• Mecanismos de endurecimento mais importantes em cada microestrutura.

• Fratura dútil, clivagem
• Locais de início de formação de trincas
• Propagação de trincas
• Efeitos da microestrutura

• Propriedades estáticas: tração, compressão
• Fadiga
• Propriedades a altas temperaturas.

• Inclusões ricas em ferro e em silício
• Corrosão sob tensão

BIBLIOGRAFIA:

• Walton, C F & Opar, T J. Iron Castings Handbook. Iron Castings Society, 1981.
• Hachenber, K. et all. Gusseisen mit Kugelgraphit. Konstruiren +Giessen, 13 (1), 1988.
• Pieske, A. Et all. Ferros fundidos cinzentos de alta qualidade. SET, 1974.
• Guesser, W.L. Fragilização por hidrogênio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos. Tese de doutoramento. EPUSP, 1993.
• Campbell, J. Castings. Butterworth-Heinemann Ltd, Oxford, 1993
• Mondolfo, L. F. Aluminum alloys structure and properties. Butterworths, 1979.
• J. E. Hatch . Aluminum: Properties and Physical Metallurgy. ASM; 1984; 424 pages
• J. Gilbert Kaufman . Properties of Aluminum Alloys: Tensile, Creep and Fatigue Data at High and Low Temperatures. Copublication of the Aluminum Association, Inc. and ASM; 1999; 300 pages.
• Guesser, W.L. & Guedes, L.C. Desenvolvimentos recentes em ferros fundidos aplicados à indústria automobilística. In: IX Simpósio de Engenharia Automotiva. AEA, São Paulo, 1997.
• Froehlich, A R. Avaliação da tenacidade à fratura e dos mecanismos de fratura de ferros fundidos nodulares perlíticos. Dissertação de mestrado, UFRGS, 1995.
•  Kühl, R. Estudo sobre o mecanismo de fratura por fadiga em ferros fundidos nodulares ferrítico-perlíticos. Dissertação de Mestrado, EPUSP, 1983.
• Petry, C C M. Avaliação das propriedades de impacto e dos mecanismos de fratura de ferros fundidos nodulares ferríticos. Dissertação de mestrado, UFRGS, 1999.
• Melleras. E. Influência do silício e do molibdênio nas propriedades dos ferros fundidos nodulares ferríticos brutos de fusão. Dissertação de mestrado, UFSC, 2001.
• Beckert, E A & Guedes, L C. Ferros fundidos com 4% de silício. In: Seminário ABM, 1989.
• Ott, S M. Fadiga térmica em ferros fundidos vermiculares. Dissertação de mestrado, UFRGS, 1999.
• Fuller, A G. & Souza Santos, A B. Propriedades físicas e mecânicas de ferros fundidos com grafita compacta. Metalurgia e Materiais:136-140, mar/1997 e :201-206, abr/1997. 
• Guesser, W L; Schroeder, T; Dawson, S. Production experience with compacted graphite iron automotive components. In: AFS Congress, April/2001, Dallas, Texas.
• Guesser, W.L.; Guedes, L.C.; Rocha Vieira, R. The influence of hydrogen on the fracture mechanism and mechanical properties of blackheart malleable and ductile irons. 59th World Foundry Congress, São Paulo, 1992.
• Guesser, W.L. & Rocha Vieira, R. Fragilização por hidrogênio em ferros fundidos nodulares e maleáveis pretos ferríticos. In: Congresso Internacional de Tecnologia Metalúrgica e de Materiais, ABM, São Paulo, 1994.
• Guesser, W.L.; Guedes, L.C.; Baumer, I.; Pieske, A. Hydrogen Embrittlement of High Ductility Cast Irons. In: Metallographie Tagung, Braunschweig, Alemanha, sep. 89. Publicado em: Hougardy, H.P. et all: Metallographie-Stähle, Verbundwerkstoffe, Schadensfälle p. 121-130. Riederer-Verlag GmbH, Stuttgart, 1990
• Guesser, W L; Krause, W.; Pieske, A. Fragilização intergranular em ferros fundidos de alta dutilidade. Metalurgia ABM, 40 (322): 485-490, 1984.
• Guesser, W.L.; Krause, W.; Pieske, A. Grain Boundary Embrittlement in Cast Irons of High Ductility. In. International Conference on Fracture Prevention in Energy and Transport Systems, COPPE-FGA-ICF, Rio de Janeiro, 1983.
• Petry, C. C. M & Guesser, W. L. Efeitos do silício e do fósforo na ocorrência de mecanismos de fratura frágil em ferros fundidos nodulares ferríticos. In: Anais do 55º Congresso Anual da ABMM (CD ROM), Rio de Janeiro, ag/2000.
• Duran, P.V.; Souza Santos, A.B.; Guedes, L.C.; Guesser, W.L.; Pieske, A. Defeitos de microestrutura relacionados à solidificação dos ferros fundidos nodulares. In: Seminário “Inoculação e Nodulização de Ferros Fundidos”, ABM, São Paulo, 1990.
• Souza, Santos, A & Albertin, E. Ferros fundidos nodulares em seções espessas. V Encontro Regional de Técnicos Industriais, Joinville, 1977.
• Kühl, R; Duran, P V; Souza Santo, A; Dominoni, H Z. Aspectos relativos à utilização e fabricação de ferros fundidos nodulares bainíticos. Seminário ABM Metalurgia Física, Belo Horizonte, 1983.
• Guedes, L.C.; Guesser, W.L.; Duran, P.V.; Souza Santos, A.B.. Efeitos do fósforo em ferros fundidos nodulares austemperados. Metalurgia e Materiais, ABM, 49 (420): 646-659, ag/93.
• Guedes, L.C.; Guesser, W.L.; Duran, P.V.; Souza Santos, A.B. Some effects of phosphorous in austempered ductile iron. In: BCIRA Conference on Castings to Satisfy our Customer. Coventry, England, sep. 89. Publicado também em Giesserei-Praxis (17): 267-279, 1990.
• Guedes, L.C.; Guesser, W.L.; Duran, P.V.; Souza Santos, A.B. Utilização de Ferros Fundidos nodulares bainíticos na fabricação de engrenagens. Metalurgia ABM, 42 (341): 237, 1986.
• Verdesoto, W.J.V. & Sikora, J.A. Crack initiation and propagation in spheroidal-graphite cast iron with different micromorphologies. Cast Metals, 1 (4): 210-214, 1989
• Sinátora, A. Et all. Contribuição para o estudo da fratura frágil de ferros fundidos nodulares ferríticos. Metalurgia ABM, 42 (339): 59-63, 1986.
• Vatavuk, J. Et all. Efeito da morfologia e do número de partículas de grafita na fratura de ferros fundidos com matriz ferrítica. Metalurgia ABM, 46 (386): 66-70, 1990.
• Hasse, S. Guss- und Gefügefehler. Schiele & Schön, Berlin, 1999.
• Hasse, S. Duktiles Gusseisen. Schiele & Schön, Berlin, 1996.

     LINKS SOBRE PROPRIEDADES MECÂNICAS DE LIGAS FUNDIDAS

Ferros Fundidos

Artigo de metalografia (observe as microestruturas dos ferros fundidos, em metalografia convencional e com luz polarizada)
Nodulares Bainíticos - ADI  (site da Advanced Products, uma empresa especializada em nodular bainítico)
Propriedades Mecânicas (veja as diferentes famílias de ferros fundidos e de ligas de alumínio, e suas propriedades)

Revista Engineering Casting Solutions  (veja os artigos on line, veja os exemplos de conversão para fundidos)

Exercícios sobre Projeto de Componentes Fundidos

• selecione “The Mercure Marine Universal Joint Coupler”
• Estude o caso
• Faça os exercícios do item “critical casting design issues”
• Comente as suas opiniões sobre a alternativa escolhida     
• selecione “The Axle Housing”
• Estude o caso
• Faça os exercícios do item “critical casting design issues”
• Faça os exercícios do item “choose three features of design”
• Comente as suas opiniões sobre a alternativa escolhida  
• selecione “Landing gear uplock support for the Boeing 767 long range aircraft”
• Estude o caso
• Faça os exercícios do item “critical casting design issues” (selecione liga, decida sobre o plano de controle, veja o sobrematerial de usinagem)
• Faça os exercícios do item “features of design”
• Comente as suas opiniões sobre a alternativa escolhida  
• selecione “The brake pedal for the Chevrolet Corevette"
• Estude o caso
• Faça os exercícios do item “critical casting design issues”
• Faça os exercícios do item “choose features of design”
• Comente as suas opiniões sobre a alternativa escolhida