Mini-Projecto · Executar uma fusão de liga metálica do princípio ao fim
Contexto
A "Ferrominho, Fundição e Ligas", uma pequena fundição industrial, recebeu uma encomenda que exige uma liga com composição química específica, definida numa ficha de trabalho. Foste destacado/a para a equipa de fusão, responsável por calcular a carga metálica, preparar os materiais, executar a fusão no forno e corrigir a composição química até ela cumprir a especificação, entregando o metal pronto para vazamento.
Trabalhas individualmente ou em pequeno grupo, a partir de uma ficha de trabalho com uma composição-alvo (fornecida pelo formador ou escolhida de uma norma técnica real), e simulas, com o rigor de uma oficina real, todo o ciclo: cálculo, preparação, fusão, análise e correção.
Requisitos
Funcionais
- Ficha de trabalho preenchida com a composição-alvo, a massa total da carga e os materiais disponíveis (sucata e ferro-ligas, com teores certificados).
- Cálculo da carga metálica, com balanço químico completo para pelo menos dois elementos de liga, mostrando todos os passos.
- Plano de preparação da carga: verificação do estado dos materiais, pesagem, ordem de carregamento justificada.
- Plano de execução da fusão: forno escolhido, temperatura de fusão e de trabalho, momentos de escorificação e desoxidação.
- Simulação de análise laboratorial: um boletim de resultados (real ou simulado) com pelo menos três elementos.
- Cálculo de pelo menos uma correção de composição química, a partir do boletim de análise, com balanço completo.
Não-funcionais
- Cumprimento das normas de segurança e saúde no trabalho e de utilização de EPI, documentado no dossiê.
- Consideração das normas de gestão de resíduos e de proteção ambiental aplicáveis (escória, fumos).
- Registos organizados e rastreáveis (lotes de ferro-ligas, resultados de análise), prontos para auditoria de qualidade.
- Apresentação técnica clara, com os cálculos visíveis passo a passo.
Fases
Fase 1 · Ficha de trabalho e composição-alvo (1h) Escolher ou receber a composição-alvo da liga, a massa total da carga e os materiais disponíveis. Preencher a identificação na ficha de trabalho.
Fase 2 · Calcular a carga metálica (2h) Fazer o balanço químico de pelo menos dois elementos de liga, calculando a quantidade de cada ferro-liga necessária a partir dos certificados de composição fornecidos.
Fase 3 · Preparar a carga e escolher o forno (2h) Planear a verificação do estado dos materiais, a pesagem e a ordem de carregamento. Escolher o tipo de forno mais adequado à liga e ao volume, e justificar.
Fase 4 · Planear a fusão (2h) Definir a temperatura de fusão e a temperatura de trabalho (com sobreaquecimento), os momentos de escorificação e o tipo de desoxidação a aplicar.
Fase 5 · Análise e correção da composição (3h) Simular um boletim de análise laboratorial, interpretar os resultados face à especificação, e calcular a correção necessária para pelo menos um elemento fora do intervalo.
Fase 6 · Vazamento, segurança e apresentação (2h) Descrever o procedimento de vazamento, documentar o EPI e as normas de segurança aplicáveis a cada fase, e apresentar o dossiê completo à turma.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Ficha de trabalho e composição-alvo | 10% |
| Cálculo da carga metálica (balanço químico) | 25% |
| Preparação da carga e escolha do forno | 15% |
| Plano de fusão (temperatura, escorificação, desoxidação) | 15% |
| Análise e correção da composição química | 25% |
| Segurança, resíduos e apresentação do dossiê | 10% |
Erros comuns
- Calcular a carga sem contar o elemento já presente na sucata, partindo como se fosse de zero.
- Usar o teor "de tabela" de um ferro-liga em vez do valor do certificado do lote fornecido.
- Carregar os ferro-ligas mais sensíveis cedo demais, sem justificar a ordem de carregamento.
- Confundir a temperatura de fusão com a temperatura de trabalho no plano de fusão.
- Recolher a amostra de análise sem escorificar antes, invalidando o resultado.
- Corrigir a composição só com o cálculo, sem prever uma nova análise de confirmação.
- Tratar a segurança e os resíduos como um anexo, em vez de os planear em cada fase.
Bónus (opcional)
- Calcular a correção de um terceiro elemento de liga, além dos dois já exigidos.
- Comparar por escrito o custo estimado da carga com dois ferro-ligas de teores diferentes, para o mesmo alvo.
- Propor uma alteração à ordem de carregamento que reduza a perda estimada por oxidação, e justificar.
- Pesquisar um caso real de correção de liga numa fundição portuguesa e comparar com o planeado no projecto.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que a fusão nunca deve ser dada por concluída só com base no cálculo teórico da carga, sem uma análise laboratorial de confirmação? E identifica duas decisões do teu projecto em que um erro no cálculo da carga ou na ordem de carregamento teria comprometido a composição final da liga.