ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃODisc.: Processos de Fabricação

Prof. Jorge Marques

Aula 4Shell MoldingCera Perdida

Molde metálico

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

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

Shell Molding (moldagem em casca)

• As desvantagens da moldagem em areia verde levaram a pesquisas e desenvolvimento de aglomerantes que permitissem melhorar as propriedades do molding.

• No Shell Molding usa-se resinas como aglomerante da areia. Com adição de calor a resina provoca uma união firme da areia e uma casca de aproximadamente 10 mm de espessura encobre o molde.

Passo a passo do Shel Molding

1. O modelo é feito de metal, para resistir ao calor e, às vezes à chama. É fixado numa placa de separação superior/inferior.

Passo a passo do Shel Molding

2. A placa é aquecida (200 a 250 °C), juntamente com o modelo, normalmente por bicos de gás.

Passo a passo do Shel Molding3. Depois de aplicar um desmoldante, deposita-se a

mistura de areia+resina sobre o modelo e a placa. Uma técnica usual de deposição da areia+resina consistem em bascular um reservatório desta mistura, como indica a figura.

Passo a passo do Shel Molding

4. A resina funde e adere à areia, formando uma casca de 10 a 15 mm de espessura sobre o molde e a placa.

Passo a passo do Shel Molding

5. A casca, ainda presa ao modelo, é curada em estufa entre 350 a 450°C

Passo a passo do Shel Molding

• Retirado o modelo, a casca forma o molde.• Adequadamente montado em caixa de areia, o

molde recebe o metal líquido.• Após solidificação e esfriamento da peça fundida, o

molde é destruído e a peça retirada.• A mistura areia-resina que não formou a casca é

utilizada em etapas futuras.

Resumo ilustrativo do ProcessoShell Molding

Vantagens e Desvantagens do Processo Shell Molding, em relação à areia verde

Vantagens:• Pode ser totalmente

automatizado,• Maior produtividade,• Menor custo operacional,• Menor custo total na

produção em série,• Os moldes podem ser

armazenados,• Melhor acabamento

superficial.

Desvantagens:• Maior custo com materiais e

energia,• Maior custo para pequenos

volumes.• Maior dificuldade em retirar

os gases e as resinas normalmente fazem aumentar a produção de gases.

• Limitado a peças relativamente pequenas.

Fundição de Precisão

• A fundição de precisão é aquela em que se consegue tolerâncias dimensionais apertadas, excelente acabamento superficial e execução de formas complexas, paredes finas e cantos vivos.

• Basicamente a fundição de precisão é obtida por dois processos de moldagem:– Modelo de cera perdida, com vazamento por

gravidade ou centrifugação.– Molde metálico, com vazamento sob pressão, por

centrifugação ou por gravidade.

Moldagem por cera perdida

1. Neste processo, o modelo é de cera e é confeccionado numa matriz metálica.

2. A cera quente, em estado líquido, é injetada na matriz metálica.

3. Após solidificar, o modelo de cera é ejetado da matriz por meio de pinos extratores.

4. Os modelos podem ser soldados (em cera) a uma árvore com funções de canal de descida e massalote, ou, podem ser processados individualmente. Depende do tamanho, entre outras características.

Moldagem por cera perdida

5. A árvore de modelos (ou somente um modelo com seu canal de descida) é mergulhada numa lama composta de areia muito fina e aglomerantes naturais e sintéticos.

6. O mergulho é repetido algumas vezes, primeiro numa areia fina depois numa areia de maior granulometria, até que sobre o modelo de cera seja formada uma casca grossa de lama solidificada.

Moldagem por cera perdida

7. A casca é aquecida, a cera derrete e a casca é curada. A cera líquida é derramada, formando o vazio, ou seja, o molde.

8. O metal líquido é vazado.9. Depois de solidificada e esfriada, a peça é retirada,

destruindo-se o molde.10. A retirada de canal de descida e massalotes

completam o processo.11. A cera é reaproveitada, o molde não.

Passo a passo da cera perdida

1 A cera fundida é injetada na matriz para a produção do modelo e dos canais de vazamento.

Passo a passo da cera perdida

2 Os modelos de cera endurecida são montados no canal de alimentação ou vazamento.

Passo a passo da cera perdida

3 O conjunto é mergulhado na lama refratária

Passo a passo da cera perdida

4 Todo o conjunto recebe calor. O material do molde endurece e os modelos são derretidos e escoam.

Passo a passo da cera perdida

5 O molde aquecido é preenchido com metal líquido por gravidade ou centrifugação.

Passo a passo da cera perdida

6 Depois que a peça se solidifica, o material do molde é quebrado para que as peças sejam retiradas.

Passo a passo da cera perdida

7 Retira-se os canais de alimentação e rebarbas.

Resumo – sequência de moldagem

Vídeo

• Moldagem por cera perdida

Molde Metálico

• Os moldes metálicos, também chamados de moldes permanentes, são fabricados por processos de usinagem em aço liga de alta resistência à temperatura.

• Obviamente, são utilizados para processar metais de pontos de fusão relativamente baixos, como ligas de alumínio, bronze, cobre, zinco.

• Em especial, nos processos por injeção (vazamento por pressão) o ZAMAC (Al + Cu + Mg + Zn) é uma liga muito utilizada na produção de formas complexas.

Molde Metálico

A figura ilustra um molde permanente para vazamento por gravidade

Molde Metálico

Esquema de uma fundição sob pressão (injeção)

Molde Metálico

• Para que não ocorra ligação da peça fundida com o molde (brasagem), a cada vazamento deve-se aplicar um desmoldante. Dependendo do metal a fundir, o desmoldante também pode ser (quase) permanente.

• Um molde metálico é capaz de processar 100 mil peças fundidas ou mais.

A fusão do metal

• A fusão do metal é feita em fornos apropriados.• Os fornos produzem calor por meio de combustível

(sólido, líquido ou gasoso) ou energia elétrica (arco, resistência ou indução).

• O cubilô é um forno usado para o ferro fundido. Sua produção de calor é por combustível sólido, o coque.

• Em geral os fornos são revestidos internamente por material refratário e sua estrutura externa é de placas metálicas.

A fusão do metal

• A temperatura de fusão e vazamento dos metais depende da composição química de suas ligas, uma referência grosseira destas temperaturas é fornecida abaixo:– Ferro fundido ≈ 1300 °C– Ligas de alumínio ≈ 700 °C– Ligas de cobre ≈ 1100 °C– Ligas de zinco ≈ 400 °C– Aços ≈ 1200 °C a 1700°C

Comparação entre os processos

Fluxograma dos Ferros Fundidos