Simulação computacional para avaliação e otimização de parâmetros de fundição em ligas alumínio-silício

Abstract

A fundição é empregada em diversos setores da indústria, movimenta várias empresas e, consequentemente, gera milhares de empregos. Nas últimas décadas, com advento da simulação computacional foi possível aumentar a produtividade e a economia de recursos no processo de fundição, através da eliminação de métodos empíricos (tentativa e erro) principalmente com o projeto de canais, redução do tempo de projeto e predição dos defeitos de fabricação do protótipo. Mesmo com essas ferramentas e técnicas disponíveis, ainda é considerado baixo o número de estudos envolvendo simulação de fundição, bem como a qualificação de material humano para desenvolver projetos relacionados. Isso se deve ao fato de que essa tecnologia ainda é considerada recente e pouco acessível para todos. Assim, este trabalho se propõe apresentar um estudo de modelagem computacional com foco na otimização do processo de fundição, analisando parâmetros de processos, como coeficiente de transferência de calor (HTC), temperatura do molde, temperatura de vazamento e tempo de vazamento. Portanto, nas simulações foram analisadas uma fundição em molde de areia para três ligas alumínio-silício (AlSi6Cu4, AlSi7Mg e AlSi7Mg0,3), utilizando dois softwares: Autodesk Inventor 2019 e ESI ProCAST 2019. Neste trabalho foram feitas 48 simulações (cada liga com 16 variações de parâmetros) em que foram avaliadas a qualidade da peça fundida através de três métricas: porosidade máxima local, porosidade média e pontos quentes. Os resultados mostraram a possibilidade de predizer o comportamento dos fenômenos presentes no processo de fundição, em que o parâmetro HTC e o tempo de vazamento não apresentaram influência significativa na qualidade da peça fundida, quando comparados com as demais variáveis estudadas. Por fim, foi possível otimizar e quantificar as variáveis de estudo em um projeto de canais de um par de polias, em que foi possível verificar que houve baixos níveis de defeitos de fundição sem danos à integridade do componente.