Melhoria do projeto de caixa de macho para fundição pelo processo cold box, utilizando software de simulação numérica

Abstract

Este trabalho de conclusão de curso aborda a otimização do projeto de uma caixa de macho para a produção de uma peça automotiva por meio de simulação numérica utilizando o software MAGMA C+M. O objetivo principal foi eliminar defeitos de vazios e baixa densificação identificados em um macho, também conhecido por núcleo de areia. O processo de fabricação de machos por sopro de areia e gasagem (Cold Box) e a importância do projeto da caixa de macho, incluindo a disposição dos respiros, foram detalhados na fundamentação teórica. Através da comparação dos resultados da simulação numérica e dos testes reais de fabricação do macho utilizando uma caixa de machos já existente (já sendo utilizada em produção), foram identificadas duas regiões no macho com defeitos. As simulações numéricas permitiram visualizar o fluxo de areia durante o processo de enchimento da caixa de macho e confirmaram a influência da distribuição e tamanho dos respiros na ocorrência dos defeitos. Com base nos resultados da simulação da versão original, três versões do projeto foram propostas, cada uma com diferentes características dos respiros, buscando um fluxo de areia e uma gasagem mais uniformes. Testes práticos realizados na fábrica validaram as alterações sugeridas pela simulação, com a versão final do projeto resultando em um macho sem defeitos aparentes na inspeção visual, com preenchimento uniforme e boa resistência mecânica. A simulação numérica se mostrou uma ferramenta eficaz para a otimização do processo de fabricação de machos de areia pelo processo Cold Box, possibilitando a identificação e correção de falhas de projeto, reduzindo custos e tempo de produção, além de contribuir para a obtenção de produtos com maior qualidade.