[processos De Fundição] Aula 03 - Moldes

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Molde
O molde é o dispositivo no qual o metal fundido é colocado para que se obtenha a peça desejada. Ele é feito de material refratário composto de areia e aglomerante.
Esse material é moldado sobre o modelo que, após retirado, deixa uma cavidade com o formato da peça a ser fundida. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Tipos de Molde
Moldes Metálicos: • Não destrutíveis; • Limitação quanto à peso das peças e temperatura de fusão do metal; • Melhores precisões dimensionais.
Moldes de Areia: • Destrutíveis (utilização única); • A areia pode ser reciclada; • Piores precisões dimensionais. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Tipos de Molde
Os tipos de moldes distinguem o processo de fundição:
Molde Temporário: • Molde de Areia de Fundição (areia verde, areia seca, areiacimento). • Molde em Casca • Molde por Cera Perdida
Molde Permanente: • • • • Molde metálico; Fundição sob pressão; Fundição por centrifugação; Fundição contínua.
Molde Misto. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areias de Fundição
Mistura formadora do molde: Elemento granular refratário (areia silicosa) + Elemento aglomerante mineral (argila, cimento) ou orgânico (óleos, resinas, farinhas). Geralmente dispersos em água. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areias de Fundição
Quanto à origem: • Areias naturais: arenito de cimento argiloso ou de rochas feldspáticas (saibro). Grão silicoso envolto por pasta argilosa. • semi-sintéticas: Areia natural + adições p/ correção de propriedades. • Sintéticas: mistura correta e específica de areia, aglomerante e umidade.
Quanto ao uso: areia nova ou usada
Quanto ao emprego no molde: • faceamento • enchimento • macho Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areias de Fundição
Uma composição típica para areias de moldagem sintética é: • Areia de Sílica Velha: 60% em peso • Areia Nova: 34 a 37% • Bentonita: 1 a 4 % (depende da resistência inicial requerida) • Pó de carvão: 2% Previne a adesão da areia às peças, servindo como redutor ao decompor o óxido formado na zona externa das mesmas quando o metal fundido entra em contato com a umidade da areia. FeO+C = Fe+ CO Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Características de um Molde de Areia
Plasticidade ⇒ Resistência a esforços (extração do modelo);
Consistência ⇒ Reproduzir e conservar a forma da cavidade após a extração do modelo;
Refratariedade ⇒ Resistir às temperaturas elevadas às quais são submetidos;
Permeabilidade ⇒ Permitir a saida do ar e de gases da cavidade do molde;
Colapsibilidade ⇒ Devem ser facilmente destrutíveis após a solidificação das peças. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição
Molde é composto por caixa de moldagem (metálica) dividida em duas partes (superior e inferior), preenchida com areia de fundição.
Areia de fundição: areia com aglomerantes (argila, breu, outros) e água.
Forma do molde é obtida em função da forma do modelo. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição
Deve-se aplicar desmoldante (talco ou grafite) ao modelo para facilitar sua retirada de dentro do molde.
Para a retirada da peça o molde deve ser quebrado.
98% da areia pode ser reaproveitada. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição
A moldagem pode ser automática, semiautomática ou manual. • Enchimento da caixa de moldagem; • Compactação da areia de moldagem. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Verde



Mais conhecido Mais empregado Economia e rapidez Usado com a maioria dos metais (ferrosos e não-ferrosos)
Produção em série Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Verde Areia de Moldagem (mistura plástica) = Areia Sintética + Bentonita + Água
Não necessita de Secagem
Pior acabamento Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Verde
Variações: • Secagem ao ar; • Secagem superficial aglomerante). (Álcool + água como
Eliminação da umidade superficial e aumento da rigidez
Melhoria na erosão do molde pelo metal líquido e redução da geração de gases no interior do molde. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Seca
Indicado para peças médias e grandes;
Utilizado para fundir peças de metais ferrosos e não-ferrosos;
Melhor acabamento e tolerâncias dimensionais que o de areia verde. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Seca Areia de Moldagem: Areia sintéticas ou semi-sintéticas + aglomerantes orgânicos
Secagem em estufas ⇒ 150 a 300°C
Superfície do molde pode ser protegida com tintas refratárias (melhor acabamento). Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Seca
Vantagens: • maior resistência à erosão do metal líquido; • maior estabilidade dimensional; • maior resistência à pressão estática do metal líquido; • maior resistência à penetração do metal. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Seca
Variações:
Loam molding (moldagem em barro) ⇒ peças grandes: • Barro: areia + argila ⇒ mistura bastante plástica;
Moldagem em chamote (areia) ⇒ peças grandes. • Chamote: argila refratária silico-aluminosa calcinada + tijolo refratário moído (silico-aluminoso) + argila refratária plástica + areia.
Pintura e aquecimento próximas a 500°C. em temperaturas Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Cimento
peças grandes;
não precisa de calor para a secagem;
alta resistência a seco. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Cimento Areia de Fundição: Areia silicosa lavada + 10% cimento Portland + 5% Água
Ex.: moldes para lingoteiras de grande porte Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Areia Cimento



Desvantagens: Custo elevado da mistura; Não recuperável; Baixa colapsibilidade ⇒ difícil desmoldagem. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem pelo Processo CO2
Confecção do molde idêntica ao processo de areia verde;
Tratamento com CO2 ao final do processo de moldagem;
Precisão dimensional superior à da areia seca.
Desvantagens:
Custo do CO2;
Areia não recondicionável (pode ser empregado apenas no faceamento da peça). Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem pelo Processo CO2 Mistura: areia lavada + silicato de sódio (aglomerante) Na2SiO3 + H2O + CO2 ⇒ Na2CO3 + SiO2 + H2O
Endurecimento rápido (alta resistência), sem a necessidade de estufas Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem Plena
Utilizam-se modelos de espuma de poliestireno (isopor).
Não é necessário retirar o modelo antes do vazamento do metal (é vaporizado ou queimado pelo metal fundido).
Vantagens: não são necessários ângulos de saída ou cantos arredondados.
Desvantagem: geração de gases pode piorar acabamento superficial. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areia para Macho
Precursor dos métodos modernos de fundição de precisão;
Peças complicadas para o método de areia comum;
Boa precisão dimensional;
Pintura com tintas especiais para macho.
Mistura: Areia + óleo de macho, óleo de linhaça (secativos) + elementos orgânicos + bentonita
Moldes: Confecção manual ou em máquinas, secos em estufas (150 a 250 °C)
Ex.: Corpos de compressores resfriados ao ar. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areias de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Casca
Molde é composto por mistura de areia (mais fina) e resina. Mistura: Areia + resina sintética polimeriz a quente (termofixa) 3 a 10% Estufa: 150 a 350°C Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Casca
Possui formato de uma casca, obtido sobre modelo metálico.
Acabamento excelente;
Alta rigidez ⇒ boa precisão dimensional
Como a espessura da casca é pequena, pode ser empregada areia bem fina sem prejuízo na permeabilidade do molde.
Cascas de até 5 mm de espessura (mínima) ⇒ dependente do tamanho, peso, complexidade da peça e do metal utilizado. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Casca
Molde + machos ⇒ duas partes fechadas com grampos ou colados antes do vazamento.
Desvantagens:
Custo elevado do modelo (precisão dimensional e resistência térmica)
Areia não recondicionável.
Limitações: Peças não maiores que 15 – 20 Kg.
Utilização: motor de explosão refrigerado a ar, virabrequins, peças de responsabilidade (justificando o custo do processo). Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Casca Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Casca Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Casca
Depois de obtida a forma geométrica, conforme o modelo, deve ser feita a cura do molde para garantir boa resistência mecânica. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Cera Perdida
Utilizam-se dois moldes: • obtenção de modelos de precisão (cera ou termoplástico); • obtenção das peças no material desejado.
O primeiro molde é feito em alumínio ou outro metal que possa ser facilmente trabalhado.
Revestimento c/ lama refratária: gesso, pó de sílica, pó de zircônia.
Endurecimento do revestimento
Fusão do modelo, gerando as cavidades do molde ⇒ queima do molde para eliminar umidade (600 a 1000 °C)
Vazamento. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Cera Perdida
Emprego: • Produção em série de pequenas peças (alguns gramas até alguns quilos); • Acabamentos melhores que os da fundição em casca • Peças complexas.
Desvantagens: • Custo do molde metálico para a confecção do modelo (de precisão) • Lama refratária é cara; • Mão de obra na montagem dos cachos, revestimento e secagem. • Relação peso das peças/peso do canal de alimentação é baixa. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em Gesso
Antigo (± 4000 anos pelos chineses)
Utilizado na fundição de não-ferrosos, bom acabamento e precisão nas medidas
Desvantagens: baixa permeabilidade do gesso.
Variantes: • Processo Antioch: moldes em gesso levados a uma autoclave c/ vapor e temperaturas elevadas, a fim de provocar porosidade. • Gesso Esponjoso: porosidade conseguida c/ adição de detergentes, para reter ar durante a operação de mistura. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldes Permanentes (Coquilhas)
Em aço, ferros fundidos ou bronze;
Bom acabamento e tolerância dimensional;
Vida útil: dependente do material a ser vazado e da temperatura de vazamento. Ex: 5.000 (Fofo) a 100.000 (Mg e ligas de Zn).
Vazamento pode ser por gravidade, baixa pressão, vácuo ou alta pressão.
Vantagens do vazamento sob pressão (70 a 7.000 kgf/cm2) • bom acabamento e precisão dimensional; • paredes finas e formas complicadas; • resfriamento rápido ⇒ melhores propriedades mecânicas da peça. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldes Permanentes (Coquilhas)
Fabricados em materiais metálicos.
Permitem a obtenção de centenas de milhares de peças com um único molde.
Vantagens: melhor acabamento superficial, tolerâncias dimensionais e resistência mecânica.
Desvantagens: maiores custos (viável para produção seriada), metais para peça devem ter ponto de fusão menor que metal dos moldes, possível diminuição da tenacidade do material da peça. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldes Permanentes Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico OBRIGADO! 01 de Março de 2011 [email protected] Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico