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ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃODisc.: Processos de Fabricação II

Prof. Jorge Marques

Aula 3Fundição em Areia Verde

Referências:CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. II

TORRE, J. Manual Prático de FundiçãoTelecurso 2000. Processos de Fabricação.

Síntese genérica do processo de fundição

• O modelo tem o formato da peça a ser produzida.• As reentrâncias e furos são feitos com os machos

adequadamente posicionados no modelo.• No processo por gravidade, o processo ocorre em

caixa de moldagem bipartida na horizontal. Normalmente a caixa inferior recebe a maior parte da peça e a superior (ou tampa) o canal de vazamento do metal líquido, massalotes, machos de reentrâncias superiores e sobressaltos.– Massalote é uma reserva de metal a repor na peça, a fim

de se evitar a contração de volume com a solidificação.

Fundição em Areia Verde(ou simplesmente Areia)

• Processo de vazamento por gravidade, com molde feito em areia de fundição.

• A areia recebe adição de argila e água e, de acordo com a necessidade outros elementos.

• A mistura umedecida de areia e argila é compactada sobre o molde, numa caixa de moldagem.

• A compactação pode ser manual ou mecanizada.• A granulação da areia deve ser fina o suficiente para

promover bom acabamento, mas grossa o suficiente par permitir a saída de gases

Sequência de Operações da Fundição em Areia

Fonte: Chiaverini

Sequência de Operações da Fundição

Fonte: Chiaverini

Fundição em Areia - Modelos

• Os modelos têm o formato e o tamanho ligeiramente maior da peça, por causa da dilatação térmica e também sobremetal para usinagens posteriores.

• Quando necessário, os modelos contém aberturas para alojamento de machos e massalote.

• São produzidos por usinagem de diversos materiais, de acordo com a aplicação e escala de produção:– Madeira– Alumínio– Aço– Material plástico

Fundição em Areia - Machos

• Os machos também são de areia e são produzidos numa caixa de macho com dimensões ligeiramente menores que o furo ou reentrância desejada.

• A caixa de macho pode ser feita de madeira ou metal, por processo de usinagem.

MachoCaixa de Macho

Caixas de Moldar

• São feitas de chapas de aço, com nervuras para suportar as pressões de compactação.

• Não possuem fundo: uma face (que fará divisa com a caixa complementar) é apoiada sobre a superfície de modelagem (uma tábua ou bancada) e a outra face recebe a compactação.

• Nas extremidades possuem garras para a fixação da parte superior com a inferior.

Caixas de Moldar

Processo mecanizado

Fundição em Areia Verde

Elementos da fundição em areia verde

• Areia– Composição: areia, argila e água– Deve resistir à pressão e erosão de vazamento– Controle da granulometria: acabamento x saída de

gases.– O molde de areia é destruído para a retirada da

peça fundida.– A areia é até 98% reutilizada.



• Modelo: – Principais materiais usados na sua fabricação:

madeira, alumínio, aço, PVC e outros plásticos.– Tem o formato da peça desejada.– Nas dimensões, acrescenta-se a contração térmica

e o sobremetal para acabamentos.– É reutilizado diversas veses.– É moldado na caixa inferior



• Caixa de macho– É o molde de fabricação de macho.

• Bipartido, com união firme por grampos, os moldes são reutilizados diversas vezes.

– Material da caixa de macho: madeira, alumínio, aço, etc.



• Macho– Elemento que produz furos e reentrâncias na peça

fundida.– Feito de areia compactada na caixa de macho.– Deve ter as dimensões inferior à peça acabada:

das dimensões da peça, subtrai-se a contração térmica e o sobremetal de acabamento.

– É alojado no molde (que contém o alojamento adequado para o encaixe deste)



• Massalote (ou alimentador)– Elemento que realimenta as zonas esvaziadas

pelas contrações líquida de da mudança de fase – É posicionada do lado oposto ao canal de descida.– É moldado por meio de um “modelo” simples na

caixa superior, conectando-se com o molde (caixa inferior).


Elementos da fundição em areia verde• Massalote

– Repõe as zonas esvaziadas pelas contrações

(a) Contração no estado líquido; (b) contração na mudança de estado; (c) contração no estado sólido; (d) resulta em peça menor que o molde



• Canal de descida (ou canal de vazamento)– Juntamente com o canal de entrada, conduz o

metal fundido até o molde.– É moldado por meio de “modelo” simples na caixa

superior.



• Canal de entrada– Normalmente o canal é aberto com o auxílio de

ferramentas manuais para fazer a ligação entre o canal de descida até o molde.

– Pode também ser moldado por meio de um complemento no modelo. Mas, neste caso é preciso garantir a precisão de locação do canal de descida.



• Caixa de moldagem– É dividida em caixa inferior e caixa superior– Fabricadas em aço, as caixas não possuem tampa

nem fundo, só laterais.– Devem resistir às pressões de compactação– A caixa inferior é unida à superior por grampos.



• Placa de separação (ou porta modelos)– Têm a função de garantir o alinhamento entre o

elemento da caixa inferior (molde) e os elementos da caixa superior (massalote, partes do molde e canal de descida).

– Servem também para protegem o molde infeior quando da moldagem do superior.

Vantagens da moldagem em areia verde

1. A moldagem por areia verde é o que exige menos investimento dentre todos os métodos de produção de moldes.

2. Há menos distorção de formato do que nos métodos que usam areia seca.

3. As caixas de moldagem estão prontas para a reutilização em curto intervalo de tempo.

4. Boa estabilidade dimensional.5. Menor possibilidade de surgimento de trincas.

Desvantagens da areia verde

1. O controle da areia é mais crítico do que nos outros processos que também usam areia.

2. Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho.

3. O acabamento da superfície piora nas peças de maior peso.

ModelosMachos

Massalotes

DIMENSIONAMENTOS

Contração no estado sólido

Da temperatura de solidificação até a temperatura ambiente as contrações típicas são:

MATERIAL CONTRAÇÃO (%)Aço carbono 2,5 a 3,5Alumínio 6,5Cobre 5,0Ferro fundido branco 4,0 a 5,5Ferro fundido cinzento 0 a 2,0

Dimensionamento do modelo e do macho

Dimensionamento do(s) Massalote(s)

O massalote tem a função de reabastecer o molde durante a contração líquida e durante a contração de mudança de fase (solidificação).Para isso o massalote deve:• Ser o último elemento a solidificar• Exercer pressão (coluna líquida) para sobre a peça

em formação.• Ter reserva líquida suficiente para abastercer as

zonas contraídas.

Dimensionamento de MassalotesRequisito Térmico

• Módulo de resfriamento: – = Volume– = Área superficial

• O módulo de resfriamento do massalote deve ser maior que o módulo de resfriamento da peça.

= coeficiente de segurança. Depende dos e formatos materiais da peça e do molde

Tempo de resfriamento: = constante do material.

Dimensionamento de MassalotesRequisito Volumétrico

• O volume do massalote deve ser maior ou igual ao volume de metal a ser fornecido para compensação da contração durante a solidificação.

Equação Básica ⇒• = Volume da peça • b = Coeficiente de contração volumétrica• η = Rendimento do massaloteCaso Geral: η = 14%

Valores de b para algumas ligas metálicas

LIGA b Bronze 0,04Latão 0,06 a 0,07

Ligas de Mg 0,045 a 0,06Al Si 0,045 a 0,08Al Cu 0,065 a 0,08Al Mg 0,08 a 0,09

Aço 0,8 %C 0,06 a 0,07Aço 0,3%C 0,05 a 0,06

Número de massalotes

• Regra geral: o massalote é capaz de reabastecer bem até uma região 2T distante. Sendo T a espessura/altura da peça.

Exercícios

Projeto do modeloContraçãoSobremetal

MachosMassalote

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