moldagem segundo semestre 2014

MFR

Mdulo 4

Fundio

Moldagem

2 semestre 2014

2MFR

Fluxo tpico de uma fundio

Cliente

Anlise de contrato Oramento

Projeto de modelo e molde

Modelagem

Moldagem

Tratamento trmico

Especificao tcnica de processo

Inspeo e ensaio

Fuso e vazamento Desmoldagem Acabamento

Cliente

Planejamento e Programao

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Moldagem1. Conceito;2. Recursos necessrios;3. Tipos de moldes (metlicos e em areia);4. Moldes metlicos; Lingoteiras, por gravidade, sob presso, centrifuga; Caractersticas gerais dos moldes metlicos; Comportamento e falhas dos moldes metlicos; Moldes metlicos variveis de processo;5. Moldes em areia; Areia sinttica Moldagem de machos; Processo CO2; Shell moulding; Cera perdida; Refratrio;6. Desmoldante;7. Tintas para moldes;

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1 - Conceitos de moldagemMolde a cpia negativa de uma determinada pea;

Os materiais de moldagem so substncias usadas para criar uma impresso ou reproduo negativa da pea a ser produzida.

Moldagem o processo onde so obtidos os negativos de peas utilizando matria prima no slida. Esta pode estar em formato lquido, de p ou de argila. Quando a matria-prima um p, a solidificao pode ser feita atravs da adio de um lquido aglomerante ou por aquecimento. Nos outros casos, o enrijecimento pode acontecer pelo simples contato com o ar.

Este processo utilizado em obteno de peas cermica e plsticas e peas fundidas. Consiste da colocao da matria-prima em um molde, dividido em duas ou mais partes, dependendo da complexidade da forma final da pea.

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2 - Recursos para a moldagem

Projeto de moldagem;

Especificao tcnica de processo ou procedimento (tipo de areia, dosagem da mistura, tempo de banca, tempo de cura);

Modelo da pea e caixas de macho;

Caixas de moldagem;

Resfriadores;

Modelos dos massalotes e ou pr fabricados;

Soquetes para compactao da areia;

Travas das caixas de moldagem;

Bacia, manilhas para canais de vazamento, distribuio e ataque;

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Molde Inferior

Molde Superior

Linha de Apartao

Marcao do Macho Areia

Areia

Caixa de Moldagem

Ataque

MACHO

Canal de Distribuio

Descida

Massalote

Cavidade do Molde

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Requisitos gerais de um molde ideal

Conter uma cavidade que seja uma reproduo fiel da pea que deve ser produzida;

Suportar o processo de enchimento e extrair o calor do metal fundido de maneira a proporcionar propriedades timas na pea;

Ser construdo da maneira mais econmica possvel.

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Processos Convencionais de Moldagem: Areia verde, shell molding, moldagem em caixa, Cura a Frio e Silicato de Sdio-CO2.

Processos Fundio em molde metlico: Coquilha, Fundio Sob Presso e Fundio de Preciso, centrfuga.

Processos Especiais de Moldagem e Fundio: Moldagem Vcuo, cera perdida.

Dependendo das exigncias de uma determinada pea fundida, quanto ao tipo de

liga/material, quanto ao tamanho, acabamento superficial, preciso dimensional,

complexidade, custo, entre outros, haver um determinado processo de fundio

mais adequado e cada um apresentando caractersticas prprias:

3 - Materiais de moldagem

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Processos de

moldagem

Moldagem convencional

Moldespermanentes

Areia (cromita, silica, silicavtrea e zirconita)ArgilaLigantes qumicos (resinas)Shell moldingCold boxSilicato de sdio)

Moldagem especial

CoquilhaMixtoCentrifugaCmara friaCmara quenteSemisslido (tixoconformao)

Cera perdidaA vcuo

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Moldes metlicos

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4 - Moldes metlicos caractersticas

Preciso dimensional;

Vida longa;

Limitao quanto ao peso das peas;

Limitao de temperatura;

Caractersticas mecnicas do produto.

Os moldes permanentes so geralmente feitos de ao ou ferro fundido, em alguns casos, emprega-se liga de cobre, como o bronze.

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Moldes metlicos

Lingoteiras;

Fundio em moldes permanentes por gravidade;

Fundio sob presso;

Fundio centrfuga;

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Lingotes

Lingotamento convencional;

Equipamentos simples;

Lingotamento semi contnuo e contnuo;

Equipamentos complexos

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Controle metalrgico no processo de fabricao de lingotes

Lingoteiras nveis de temperatura, ciclos de tempo de pintura;

Condies de vazamento velocidade, turbulncia e distribuio do metal;

Metal temperatura de vazamento e composio qumica.

Tv x benefcios metalurgicos x problemas tcnicos de fundio

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Lingotamento contnuo

Vazamento semi ou contnuo;

Moldes abertos ou fechados;

Retirada vertical, inclinada ou horizontal do lingote;

Lingotamento simples ou combinado com trabalho mecnico;

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Fundio em moldes permanentes - por

gravidade

Aplicao mais conhecida a fundio de lingotes, ou seja, peas de forma regular, cilndrica ou prismtica, que iro sofrer posterior processo de conformao mecnica.

Os moldes, neste caso so chamados de lingoteiras.

Vantagens:

Qualidade dimensional e superficial;

Cadncia de produo relativamente alta.

Ateno

Temperatura de vazamento x vida til.

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Moldes permanentes mistos/ fundio em

coquilha por gravidade.

A parte metlica do molde chamada "coquilha" e o material (metal) que solidifica mais rapidamente nessa seo, adquiri uma camada metlica dura e de alta resistncia ao desgaste, caractersticas necessrios para aplicao posterior.

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O molde consiste em duas ou mais partes que so convenientemente alinhados e fechados, de modo a formar a pea desejada.

Aps solidificao o molde aberto e retirado pea produzida.

O processo permite a fundio de peas em ligas de Al, Mg, Cu, Zn e FeFo .

Neste processo o molde metlico cheio unicamente pela ao da gravidade.

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Neste caso costuma-se dar ao processo o nome de fundio semi-permanente ou moldes permanentes mistos, e so empregados em certos casos para a fundio de cilindros de laminao ou cilindro coquilhado.

Os moldes metlicos provocam uma velocidade de resfriamento mais rpida que em moldes de areia dadenomina-se as coquilhas, por esta razo moldes frios.

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Produto da fundio em coquilha por gravidade.

Cilindros de laminao obtidos a partir de Fundio

em Coquilha (moldes permanentes).

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Inspeo superficial e sub superficial.

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Moldes permanentes / fundio em coquilha por gravidade

Vantagens do processo:

As peas, comparadas com as produzidas em moldes de areia, apresentam:

maior conformidade,

melhor acabamento superficial,

tolerncias dimensionais mais estreitas;

melhores propriedades mecnicas.

Desvantagens do processo:

para peas de dimenses pequenas, devido ao custo do molde;

no recomendado para pequenas sries de produo;

nem todas as ligas metlicas podem ser fundidas em moldes permanentes;

formas complicadas dificultam o projeto do molde e tornam mais difcil a extrao do seu interior;

custo de fabricao e usinagem da coquilha.

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Outros tipos de fundio em moldes permanentes

metlicos matrizes

A matriz (molde) usada aberta e fechada manualmente, sendo possvel, entretanto a mecanizao do sistema.

Os machos usados podem ser metlicos ou de areia.

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Outros tipos de fundio em moldes permanentes - metlicos

matrizes

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Fundio sob presso:

O processo de fundio sob presso (Die Casting) o processo que consiste na transferncia do metal lquido para o interior /cavidade de um molde metlico, chamado matriz, sob a ao de um pisto a elevadas presses (1,5 a 15 kg/cm2 a golpes 700 por hora), obtendo-se, com isso, peas de alta resistncia mecnica e tolerncias dimensionais restritas.

Temperatura de vazamento x velocidade de preenchimento x solidificao.

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Fundio sob presso

Aplicao principal - indstria automobilstica.

O objetivo da industria automobilstica de diminuir o peso dos veculos e aumentar a segurana e conforto dos usurios tem conduzido cada vez mais a novas aplicaes de metais leves, e o processo de fundio sob presso destaca-se na produo desses metais, sendo particularmente apropriado para a produo de peas em alumnio e magnsio.

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Fundio sob presso:

As mquinas para fundio sob presso obedecem a dois tipos

bsicos:

Se o metal a ser utilizado funde a uma temperatura baixa e no ataca o material do cilindro e pisto de injeo, este pode ser colocado diretamente no banho metlico.

Este tipo de mquina chamada cmara quente.

As peas fundidas neste tipo de mquina pesam desde poucas gramas at cerca de 25 kg.

Capacidade de produo, dependendo do grau de mecanizao adotado e do tipo de pea, varia de 50 a 500 peas/hora.

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Fundio sob presso

Mquina de cmara quente

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Fundio sob presso

Mquina de cmara quente

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Fundio sob presso cmara fria

Se o metal fundido ataca o material de bombeamento (cilindro e pisto), este no pode ser colocado em contato com metal liquido.

Neste caso, o tipo de maquina usado chamada de cmarafria.

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Fundio sob presso Mquina de cmara fria

A cmara montada horizontalmente com um orifcio de vazamento no topo da parede da cmara.

O contato desta com o metal liquido ocorre somente no momento dovazamento.

Geralmente essas maquinas so empregadas para fundir sob pressoo alumnio, magnsio e ligas de cobre.

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Fundio sob presso

Vantagens:

Produo de formas mais complexas que no caso da fundio por gravidade;

Produo de peas de paredes finas e tolerncias dimensional mais estreita;

Alta capacidade de produo;

Utilizao da mesma matriz para milhares de peas, sem variaes significativas nas dimenses produzidas;

Produo de peas praticamente acabadas;

Algumas ligas como o alumnio, apresentam maiores resistncias que se fundidas em areia.

Menor desgaste do ferramental.

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Fundio sob presso

Desvantagens:

As dimenses so limitadas (peso at 25 kg);

Alto custo do equipamento e acessrios, de modo que o processo s se torna econmico para grandes volumes de produo;

Pode haver dificuldades de evaso do ar retido no interior da matriz, dependendo dos contornos das cavidades e dos canais, o ar retido a principal causa de porosidades nas peas;

O processo, com poucas excees, s empregado para ligas cujas temperaturas de fuso no so superiores s das ligas base de cobre (~ 1023 oC).

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Tipos de peas produzidas por fundio sob presso:

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Tipos de peas obtidas produzidas por fundio sob presso:

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Fundio por Centrifugao Centrifuga

O processo consiste em vazar o metal liquido num molde dotado demovimento de rotao, de modo que a fora centrifuga origina uma presso alm da gravidade, a qual fora o metal lquido de encontro s paredes do molde, onde se solidifica.

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Fundio por Centrifugao

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Usa-se, tambm, para outros tipos de peas, sistema vertical de centrifugar.

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Fundio por Centrifugao

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Fundio por Centrifugao Centrfuga

Vantagens do processo

Melhora o enchimento do molde em razo da fora centrifuga;

Melhora as propriedades mecnicas pela centrifugao devido ao resfriamento rpido da pea;

No processo de fundio semi-permanente (molde com eixo de rotao vertical) permite a obteno de peas complexas de espessuras finas e ligas leves. (sistema de fundio em rvore para peas pequenas).

Alguns tipos de peas obtidas

a partir de uma pea / tubo

centrifugado

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Metalurgia e caractersticas gerais dos moldes metlicos

Vida relativamente longa;

Preciso dimensional;

Alta velocidade de produo;

Custo / beneficio = custo dos moldes metlicos / volume produo;

Materiais para construo dos moldes;

Projeto dos moldes extrao de calor

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Comportamento e falhas dos moldes metlicos;

Temperaturas mxima e mnima da face do molde;

Magnitude dos gradientes de temperatura atravs das paredes do molde;

Frequncia de repetio do ciclo de fundio;

Consequncias: empenamento dos moldes, trincas por fadiga, transformaes estruturais, cavitao e deteriorao da superfcie do molde;

Papel do engenheiro metalrgico tambm definir o melhor material para o molde que atenda as solicitaes trmicas e mecnicas de processo.

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Moldes metlicos variveis de processo;

Aderncia do metal lquido na face do molde;

Controle da temperatura do molde para:

Segurana (umidade temperatura do molde > 80C;

Qualidade superficial temperatura do molde entre 200 e 350C;

Direo e velocidade de solidificao - evitar trincas trmicas;

Garantir a vida til o mais longa possvel dos moldes.

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Moldes em areia

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AFS recomenda para um sistema eficaz de enchimento de peas fundidas:

a) Utilizao de bacia de vazamento

b) Canal de descida cnico

c) Utilizao de bacia de amortecimento

d) Canais de distribuio escalonados

e) Canais de distribuio no molde inferior e canais de ataque no molde superior

f) Utilizao de prolongamento do canal de distribuio como cata-lixo

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5 Moldes em areia

Moldes metlicos recente

Moldes em areia pr histria

Atualmente responde pela maior tonelagem de produo de peas fundidas;

Quartzo mais argila (8 a 15%) plasticidade e fcil definio do molde quando adicionado 5 a 10% de gua;

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Conceitos

O processo de fundio em areia consiste basicamente na compactao, mecnica ou manual, de uma mistura refratria plstica (areia de fundio) sobre um modelo montado em uma caixa de moldar.

A areia de fundio consiste de uma mistura de um elemento refratrio granular (areia) com um elemento aglomerante.

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CARACTERSTICAS DOS MOLDES PARA FUNDIO EM AREIA

A fim de assegurar a qualidade das peas fundidas, algumas caractersticas do molde devem ser observadas:

a) resistncia: para suportar a presso do metal lquido e a ao erosiva deste durante o escoamento nos canais e cavidades de molde;

b) mnima gerao de gs: a fim de evitar a contaminao do metal;

c) permeabilidade: para possibilitar a sada dos gases gerados durante o processo de solidificao;

d) refratariedade: para suportar as altas temperaturas de fuso do metal;

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CARACTERSTICAS DOS MOLDES PARA FUNDIO EM AREIA

e) desmoldabilidade: o molde deve permitir que a pea solidificada seja desmoldada com relativa facilidade;

f) estabilidade dimensional: deve ser alta o suficiente para no interferir nas tolerncias dimensionais da pea;

g) colapsabilidade: os machos devem colapsar sob as tenses causadas pela contrao volumtrica do metal durante a solidificao, de forma a evitar trincas e o surgimento de tenses internas nas peas fundidas.

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h) teor de umidade: afeta a permeabilidade (maior umidade, menor permeabilidade), a resistncia (maior umidade, menor resistncia) e a formao de gases (maior umidade, maior gerao de gases);

i) fluidez: afeta a moldabilidade, ou seja, a capacidade de fluncia para o preenchimento de cavidades, reentrncia e detalhes.

j) Plasticidade: (capaz de ser moldado) e consistncia (aderncia)

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Areias base de fundio e caractersticas:

As areias de origem natural so as constitudas por resduos de rochas desagregadas pela ao dos agentes atmosfricos que sobre elas tenham atuado.

Apresentam elevada resistncia aos ataques qumicos e mecnicos.

Areias naturais mais usadas na fundio so:

Slica (SiO2) abundante.

Cromita (FeOCr2O3)- extrao de calor, acelera solidificao.

Zirconita (ZrO2SiO2) alto custo

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Areia silicosa

Elevada expanso volumtrica;

Elevada reatividade com o metal;

Maior ocorrncia na natureza (reservas) e menor custo;

Areia de zirconita

Elevada custo

Areia de cromita

Maior extrao de calor;

Usada como areia de faceamento;

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Variao volumtrica

Variao Volumtrica das areias - Fonte: Ibidem

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Caractersticas qumicas e fsicas das areias de fundio.

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Materiais utilizados para a mistura das areias de fundio

Elemento refratrioGeralmente utilizam-se areias silicosas, podendo ser:

a) areias naturais: areia lavada (retirada de rios) ou saibro;

b) areias semi-sintticas: mistura de areias naturais e aditivos para a correo das propriedades;

c) areias sintticas: a granulao e a composio so controladas para otimizao das propriedades.

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Quanto ao uso as areias podem ser

a) de enchimento: com granulometria mais grosseira e de menor custo, utilizado no enchimento das caixas de moldar;

b) de faceamento: de granulometria mais refinada e de maior custo, ficam em contato com as faces do modelo de modo a propiciar um melhor acabamento;

c) de macho: utilizadas na confeco dos machos.

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Questo custo

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Elemento aglomerante

Ir conferir coeso s partculas do elemento refratrio de forma a conferir resistncia mecnica ao molde. Podem ser orgnicos, inorgnicos ou minerais.

a) minerais: argilas ou cimentos;

b) orgnicos: leos secativos e semi-secativos (leos de linhaa, milho, oiticica, mamona), farinhas de cereais (dextrina, mogul) e resinas (breu);

c) inorgnicos: bentonita (argila).

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Principais componente-aglomerantes e ingredientes que

compem a areia de fundio:

- Areia.

o constituinte bsico, e devem ser considerados os caractersticos de pureza, granulometria (tamanho do gro, distribuio granulomtrica, % de finos, dureza, forma e integridade dos gros), refratariedade, etc.

- Argila.

Aglomerante usual nas areias de fundio sinttica (especialmente preparadas).

- Melao.

Subproduto do refino do acar de cana ou beterraba, usado para melhorar a moldabilidade, ms muito higroscpio e exige a estufagem do molde.

- Carvo modo.

Eventualmente para melhorar o acabamento superficial das peas fundidas e a permeabilidade do molde.

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Principais componente - aglomerantes e ingredientes

que compem a areia de fundio:

- Dextrina.

Aglomerante orgnico para conferir maior resistncia mecnica areia quando secada (estufada). So leos (linhaa, milho, ou mamona).

- Mogul.

Farinha de milho gelatinizada, que melhora a qualidade de trabalhabilidade da areia.

- Breu (em p).

Aglomerante, que confere areia seca, grande resistncia mecnica.

- Serragem ou palha de arroz.

Quando adicionados tem a finalidade de diminuir os efeitos de expanso do molde e facilitar a desmoldagem pela diminuio da resistncia.

67MFR

Principais componente - aglomerantes e ingredientes

que compem a areia de fundio:

- Cimento.

Para aumentar a resistncia da areia ps secagem.

- Resina.

Principalmente de origem orgnica, usada como ligante.

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Variantes dos processos de fundio em areia

Dependendo dos processos de conformao dos moldes e os materiais utilizados, os processos em areia apresentam as seguintes variantes:

a) fundio em areia verde;

b) fundio em areia seca (ou estufada);

c) fundio em areia com cimento;

d) processo CO2.

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Processos de Moldagem

Moldagem em areia verde (moldes descartveis ou consumveis)

-Processo mais simples, mais econmico e mais generalizado em fundies.

Consiste:

-em compactar, manualmente ou mecanicamente, uma mistura refratria;

-areia de fundio, composta essencialmente de areia silicosa, argila e gua, sobre o modelo colocado ou montado na caixa de moldar.

Confeccionada a cavidade do molde, o metal imediatamente vazado no seu interior;

Principal objetivo o baixo custo

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Processos de Moldagem

.

Composio da mistura:

Mistura/composio refratrio granular, areia silicosa, zirconita, outros residuais, slica 80%, argila 4 a 20 % e gua 3 a 6 %.

Areia pode ser:

natural ou sinttica (obtida pela mistura dos constituintes bsicos isoladamente, tais como: areia, aglomerantes, aditivos plastificantes).

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Moldagem em areia verde

Vantagens:

requer o mnimo de equipamento (apenas para moldagem);

exige o mnimo de aditivo-aglomerantes;

em muitos casos consegue dispensar as caixas de moldagem, ou seja, permite o uso de caixas desmontveis, onde um par de caixas permite uma grande produo;

fcil desmoldagem;

aplica-se muito bem a produo em grande escala devido a fcil sincronizao entre as operaes de moldagem e fuso do metal.

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Moldagem em areia verde

Desvantagens:

no se adapta bem as peas de grande porte devido baixa resistncia da areia e pode proporcionar baixo acabamento superficial e impreciso dimensional.

exige uma permeabilidade bem controlada em funo do teor de umidade presente e demais matrias volteis.

acabamento superficial limitado;

limitado quanto s tolerncias dimensionais;

incrustaes de areia na superfcie das peas.

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Sequncia de moldagem em areia a verde

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Moldagem em areia seca ou molde estufado

Neste caso, a areia deve conter aditivos orgnicos (leos), para melhorar seus caractersticos. Aplicado:

quando se necessita de maior resistncia mecnica do molde; quando se exige um melhor acabamento superficial da pea.

Feito o molde, passa-se ao processo de secagem em estufas a temperaturas variando de 150 a 300 oC (variando de acordo como tipo de aglomerante adicionado na mistura).

So usados para todos os tipos de metais (ferroso ou no ferroso).

Normalmente as superfcies dos moldes so pintadas, para melhorar o acabamento superficial das peas (tintas a base de zirconita, cromita, magnesita, grafite, etc.).

77MFR

Moldagem em areia seca ou molde estufado

Vantagens:

maior resistncia presso do metal liquido;maior estabilidade dimensional;maior dureza do molde;maior permeabilidade (quanto presena de umidade);melhor acabamento superficial das peas devido pintura do molde.Desvantagens:

investimento com equipamentos de estufagem e ferramental;maior ocupao na rea;maior complexidade nas mistura das areias, sendo necessria adio de agentes colapsibilizantes.

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Moldagem em areia aglomerada com cimento

Composio tpica (% em peso): H2O (8 %), areia silicosa (82%), cimento (10 %).

Aplicao semelhante aos moldes estufados areia seca.

Processo usado para peas de formas geomtricas mais simples e de mdio e grande porte, devido alta resistncia obtida aps a cura dos moldes comparvel a moldes secos.

Em muitos casos pode dispensar os equipamentos de estufagem.

Vantagens:

menor investimento em equipamentos de secagem e compactao, alta resistncia dos moldes aps secagem, fcil manuseio da mistura, recomendaes para peas de grande porte.

Desvantagens:

baixa permeabilidade do molde, baixa colapsibilidade dos moldes, baixa resistncia do molde antes da cura.

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Moldagem pelo Processo CO2(silicato de sdio)

Processo recente comparando ao mtodo tradicional.

Utiliza-se para moldes e machos relativos a peas de quaisquer dimenses.

Neste processo, os moldes e machos so do tipo convencional, de areia aglomerada com silicato de sdio (Na2SiO4) 2,5 a 6 % em peso.

Depois de compactados, so eles submetidos a um tratamento com CO2, que consiste na passagem de uma corrente desse gs atravs da seo.

Reao CO2 e Na2SiO4; formando slica gel (responsvel pela alta resistncia do molde), carbonato de sdio (Na2CO3) e gua, resultando o endurecimento do molde, em tempo relativamente curto.

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Moldagem pelo Processo CO2(silicato de sdio)

Vantagens:

cura rpida sem a necessidade de estufagem.

Desvantagens:

custo do CO2 (elevado).

Areia no reciclada.

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Processo de Moldagem Plena: (patenteado pela "Full MoldProcess, Inc")

So empregados modelos de espuma poliestireno.

Bloco e chapas desse material podem ser cortados, gravados e colados em formato dos mais variados, constituindo assim o modelo.

Como seu peso muito pequeno (16 kg/m3), permitem a confeco de modelos de grandes dimenses.

A moldagem conduzida do mesmo modo que a empregada quando se tem modelos de madeira, embora se recomende menor presso durante a moldagem.

Quando o metal liquido vazado no molde, vaporiza o poliestireno e preenche os espaos vazios.

Em resumo, no h "cavidade", em momento algum.

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Processo de Moldagem Plena:

Vantagens:

ngulos de sada no so necessrios; reduo drstica da quantidade de machos e mo de obra

qualificada.Desvantagens:

eventuais desvantagens se relacionam com gs gerado que pode ocasionar alguns problemas e com o acabamento superficial, em geral, mais grosseiro do que o obtido na moldagem normal.

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Moldagem em Casca Shell Molding

Processo usado para produo seriada e de peas pequenas (aproximadamente 5,0 kg), com preciso dimensional e bom acabamento superficial.

Consiste em submeter um modelo metlico ou matriz a uma temperatura cerca de 250 oC, em seguida faz-se a deposio da areia aglomerada com resina sinttica (areia coberta) sobre o modelo.

Com o fluxo de calor proveniente do modelo, haver a fuso/polimerizao da resina que ir aglomerar/sinterizar os gros de areia, formando uma casca ao redor do referido modelo.

Quando a casca estiver com uma espessura pr-determinada (prximo a 5,0 mm), a areia que no reagiu retornar ao seu reservatrio, em seguida a casca sofrer um aquecimento na parte externa para completar a reao.

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Moldagem em Casca Shell Molding

Neste processo, so feitos duas partes do molde (tampa e fundo) ou duas ao mesmo tempo em que so coladas/unidas por dispositivo apropriado para formar o molde.

Usa-se um molde de paredes delgadas. Este uma espcie de revestimento (casca), feito de uma mistura composta de areia de quartzo de granulometria fina aglomerada com resina fenlica ou furnica.

A mistura tem a propriedade de sinterizar-se formando uma casca permevel, ao entrar em contato com a superfcie do modelo metlico aquecido a cerca de 200 oC.

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Moldagem e fundio em casca Shell Molding

Sequencia de fabricao:

Confeco do modelo em placa:

Feito de metal para suportar altas temperaturas e desgastes.

Adicionam-se ainda os canais de alimentao, ataque, etc.

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Sequncia de fabricao:

Fixao da placa na mquina:

A placa presa na mquina e aquecida por meio de bicos de gs atatingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250C).

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Carregar reservatrio e girar:

A placa colocada na mquina com o reservatrio j preparado.

Existe o giro e o molde permanece em contato com a mistura de 10a 15 segundos, formando uma parede de 6 a 15 mm de espessura.

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Retirada da placa:

A placa retirada da mquina com a camada de material jenvolvendo o modelo, porm no totalmente dura.

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Finalizao do molde:

A placa de modelar com a casca formada, retirada do recipiente e colocada no forno de aquecimento/cozimento, onde mantida durante 30 a 40 segundos a uma temperatura entre 250 a 300C, sinterizando-se.

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Etapas do processo shell moulding

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Tipos de casca:

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Como caracterstica do processo, a casca corresponde a uma metade do molde.

No caso de peas maiores, os moldes devem ser mergulhados em areia ou granalhas de ferro, ou ainda mantidos entre guarnies metlicas, a fim de contrabalanar a presso hidrosttica exercida pelo metal fundido.

Esse processo de moldagem permite que os moldes e machos sejam estocados para uso posterior.

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Vantagens:

Usado em altas produes, com boa preciso dimensional ( 0,127 mm);

Obtm-se peas de bom acabamento superficial;

Moldes extremamente leves com economia de material.

Baixo custo operacional, em virtude da facilidade com que o equipamento manuseado, por mo-de-obra reduzida e no especializada;

simplifica ou elimina as etapas de acabamento final por usinagem

Desvantagens:

Produo de peas de pequeno porte;

produo seriada.

Alto custo inicial do equipamento e modelo.

O modelo s pode ser metlico.

No recuperao da areia do molde.

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Moldagem pelo Processo Cura a

Frio Resina

A mistura constituda de uma areia base, resina de cura a frio e um catalisador.

Resina a responsvel pela aglomerao dos gros de areia, conferindo a resistncia mecnica ao molde e machos, em temperatura ambiente.

Tipos de resina:

Resinas furnicas lcool furfurlico / uria formoldedo.

Resinas fenlicas lcool furfurlico / fenol formoldedo.

Resinas furnicas fenlicas-lcool furfurlico/fenol formoldedo/uria formoldedo.

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Moldagem pelo Processo Cura

a Frio Resina

Vantagens:

Alta colapsibilidade da areia;

No h necessidade de estufamento;

Boa resistncia do molde aps cura, facilitando o processo de moldagem;

Bom ritmo de produo de moldes (tempo de moldagem);

Acabamento superficial;

Desvantagens:

Alto custo das resinas e catalisador;

Exige bom controle dos aglomerantes;

Cura da areia depende da temperatura ambiente;

Dificuldade de remoo do modelo;

Em funo do excesso de nitrognio, dificilmente as areias so recicladas para uso posterior.

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Caixas de moldagem-ilustrao

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101MFR

Unidade VI - Os processos de fundio

Fundio de Preciso Cera Perdida:

Os processos de fundio de preciso utilizam um molde obtido pelo revestimento de um modelo consumvel com uma pasta ou argamassa refratria (lama refratria gesso, p de slica, p de zirconita, etc.), que endurece a temperatura ambiente ou mediante adequado aquecimento (600 a 1000 oC) para eliminar umidade.

Uma vez endurecida essa pasta, o modelo consumido ou inutilizado.

Tem-se assim uma casca endurecida que constitui o molde propriamente dito, com a cavidade correspondente pea que se deseja produzir.

Vazado o metal liquido no interior do molde e solidificada a pea correspondente, o molde igualmente inutilizado.

O modelo consumvel confeccionado a partir de matrizes, cujas cavidades correspondem forma do modelo.

Essa matriz praticamente permanente.

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Etapas do Processo a partir da matriz:

a) A cera fundida injetada na matriz para a produo do modelo e dos canais de vazamento.

b) Os modelos de cera endurecida so montados no canal de alimentao ou vazamento.

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c) O conjunto mergulhado na lama refratria.

d) O material do molde endurece e os modelos so derretidos e escoam.

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e) O molde aquecido preenchido com metal lquido por gravidade, centrifugao ou a vcuo.

f) Depois que a pea se solidifica, o material do molde quebrado para que as peas sejam retiradas.

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Vantagens do processo cera perdida

Produo em massa de peas de geometria complexa; Reproduo precisa dos detalhes; liberdade de formas; Ausncia de machos e superfcies de apartaes; excelente acabamento; estreita tolerncia dimensional; possui maior aporte tecnolgico; Permite a solidificao direcional (obtendo-se gros

colunares) e mais recentemente para a produo de palhetas em monocristal, maximizando a resistncia fluncia.

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Exemplo de produo de peas finas ede alta resistncia mecnica.

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Limitao do peso das peas produzidas;

Investimento inicial elevado;

Custo do molde metlico para confeco do modelo;

Elevado custo da lama refratria;

Mo de obra especializada/delicada para montagem dos cachos de modelo.

Desvantagens do processo cera perdida

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Os processos de fundio

Fundio em Moldes Cermicos:

Este processo empregado na fundio de peas que exigem grande preciso dimensional, e utiliza-se de moldes construdos a partir de uma pasta refratria base de p cermico e um aglomerante cataltico (silicato alcalino).

Os moldes so executados de forma semelhante aos moldes em areia.

So empregados modelos de madeira, plstico ou metal, montados em caixa de moldagem.

Em vez de areia, emprega-se uma massa refratria preparada a partir de misturas rigorosamente controlada de p cermico com um ligador lquido cataltico (silicato alcalino).

Os ingredientes so misturados e rapidamente derramados sobre o modelo, que solidifica em aproximadamente 3 a 5 minutos, tornando um slido de aparncia gelatinosa que pode ser extrado do modelo.

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Tipos de materiais fundidos por este processo:

ao-ferramenta, ligas de cobalto, titnio, ao inoxidvel e ligas no ferrosas.

As principais variantes do processo de fundio em cermica so:

o processo shaw licenciado pela "Avnet Shaw Division".

o processo unicast licenciado pela "Unicast DevelopmentCorporation".

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a) Processo shaw:

os moldes so aquecidos para que o lcool presente no catalisador evapore, resultando em uma malha de fissuras finas no molde, tornando-o permevel.

b) Processo unicast:

o molde submetido um banho qumico, o qual reage

com o catalisador e resulta em um material esponjoso e permevel.

Em ambos os casos, os moldes so curados em estufas a temperaturas da ordem de 980C por aproximadamente uma hora;

Os moldes resultantes deste processo possuem alta resistncia e coeficiente de dilatao trmica prximo a zero, possibilitando a fundio de peas de alta preciso;

Por esse processo podem-se fundir peas at 900 kg, embora os pesos mais comuns situem entre 4,5 a 90 kg;

A preciso dimensional varia 0,125 mm para peas pequenas e 1,14 mm para peas com dimenses 380 mm ou maior.

Peas produzidas so: Matrizes de forjamento, matrizes para

fundio sob presso, algumas ferramentas para usinagem e equipamentos mecnicos.

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Desmoldantes para fundio

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Desmoldantes

Os desmoldantes so usados para facilitar a extrao do modelo do molde;

Todo o modelo deve ser pintado com desmoldante minutos antes da sua utilizao, para dar tempo a secagem do mesmo;

Excesso de desmoldante pode causar reao durante o vazamento do metal.

Desmoldantes a base de alumina, grafite, cera.

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Tintas para moldagem

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Objetivos da pintura

Evitar penetrao do metal;

Produzir um bom acabamento superficial da pea;

Reduzir trabalho de rebarbao;

Garantir uma separao entre a pea e areia do molde e machos;

Reduzir defeitos de areia como veiamento;

Modificar a atmosfera do molde reduzindo defeitos provocado pela formao de gases;

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Caractersticas das tintas

Refratariedade;

Fixao;

Camada uniforme e impermevel;

Baixa reatividade com o metal e molde;

No apresentar evoluo bacteriolgica;

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Constituio das tintas

Carga refratria; Agente de suspenso; Aglomerante; Solvente

Tintas aquosas e alcolicas

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Tipos de tintas

Tintas aquosasSo aquelas dissolvidas em gua e requerem uma boa secagem aps sua aplicao no molde.

Tintas alcolicasSo aquelas dissolvidas em lcool e para sua secagem deve-se atear fogo, ou deixar que sequem ao ar, quando tratar de tinta alto secativa.

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Componentes de uma tinta

Carga refratria:As propriedades fsicas e qumicas do material refratrio (grafite, zirconita ou magnesita) so importante e dependem:

Tamanho e forma das partculas; Densidade; Refratariedade; Caractersticas de expanso trmica; Reatividade qumica com o metal vazado ou areia base;

Condutividade trmica.

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Solvente o lquido usado para diluir a tinta;

Agente de suspensoControlar a deposio(decantao) dos componentes slidos das tintas, mantem a tinta na densidade correta de trabalho ex(bentonita, resinas solveis em gua);

AglomerantesSo os componentes responsveis pela aderncia da tinta ex(dextrina,colas)

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Defeitos provocados pelas tintas

Sinerisis floculao da tinta Pinholes gs preso no interior da tinta; Crateras Similar aos pinholes causados por bolhas de ar na tinta;

Falta de umectao separao tinta / molde; Trincas de contrao causadas pelo teor excessivo de bentonita ou falta de penetrao da tinta;

Gotas ou escorrimentos ocorrem quando a tinta comea a drenar nas superfcies verticais.

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Bibliografia

Fundicao processos e tecnologias

correlatas, Roquemar de Lima Baldam e

Estefano aparecido Vieira, Ed. Erica, 2a

edicao. 2014.

Principios Metalrgicos de Fundicao, V.

Kondic. 1973.

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moldagem segundo semestre 2014

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