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Processos de Fundição

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1.1 Generalidades

A Fundição é uma tecnologia que, embora milenária (há registos de objectos fundidos que datam de 3000 A.C.), tem vindo a sofrer no último século um desenvolvimento tal, que a torna, hoje, um dos processos de manufactura mais utilizados na produção de componentes metálicos para as mais diversas aplicações. Estima-se, por exemplo, que actualmente se verifica a incorporação de peças fundidas em mais de 90% dos equipamentos, ferramentas e utensílios existentes.

A razão da utilização generalizada da tecnologia de fundição tem como causas principais diversos factores

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A razão da utilização generalizada da tecnologia de fundição tem como causas principais diversos factores:

A utilização de materiais e matérias subsidiárias "naturais", mais ou menos comuns, que fazem com que seja praticada desde a antiguidade;

Custos de fabrico baixos, comparativamente com outros processos de manufactura;

Possibilidade de obtenção de peças de volumes e pesos muito diferentes, desde poucos gramas a mais de cem toneladas;

Possibilidade de obtenção de peças com grande complexidade geométrica;

Possibilidade de fundição em praticamente qualquer tipo de liga metálica;

Viabilidade económica, na maioria dos casos, para qualquer quantidade de peças a fabricar.

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A versatilidade e flexibilidade que a Fundição apresenta, devem-se à existência de diversas tecnologias para a obtenção de um fundido.

Essas tecnologias têm origem em diversos "Processos de Fundição", cada um deles vocacionado para a obtenção de um determinado tipo de peças, de acordo com, entre outros:

o tipo de molde utilizado;

a natureza da moldação;

os materiais constituintes da moldação;

o processo de execução da moldação;

o processo de vazamento utilizado.

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O sector de fundição, está dividido em dois grandes grupos, atendendo ao tipo de liga (ferrosos ou não ferrosos) e o tipo de moldação (permanente ou não permanente). E dentro destes dois grupos, existem diversos tipos de tecnologia.

Tipo de Liga Tipo de tecnologia Cubilot Indução Arco eléctrico Rotativo Gás outros Coquilha Areia Cera perdida Resina Outros

Ferrosos

Ferros Fundidos

Ligados Não ligados

Aços

Não ligados ou aços Vazados Ligados

Caixa Fria Caixa quente Shell Óleo de

linhaça outros

Não Ferrosos

Ligas de alumínio

Ligas de cobre

Ligas de metais preciosos

Ligas de magnésio

Outros

Fornos Moldação Tipo de machos Vazamento

Gravidade Baixa pressão Alta pressão Injectada outros

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ProcessosShaw / Unicast

Ceraperdida

ProcessoReplicast

Fundiçãoinjectada

Coquilhapor gravidade

SqueezeCasting

ProcessoLost Foam

ProcessoV

AreiaVerde

PROCESSOS DE MOLDAÇÃO

Moldaçãocerâmica

Moldação em areia Moldaçãometálica

Areia nãoaglomerada

Areiaaglomerada

Molde perdido

AreiaAuto-secativa

ShellMoulding

Silic. de sódio/ CO2

Moldação não permanente Moldação permanente

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Moldação não permanenteFundição em Areia

Os vários processos por fundição em areia são responsáveis por mais de 70% da produção mundial de fundidos.

Os processos existentes podem ser distribuídos por 2 grupos principais:

Moldação com areias aglomeradas, em que os grãos de areia são mantidos unidos, de forma a garantir a plasticidade da moldação, através da utilização de um material aglomerante, orgânico ou inorgânico;

Moldação com areias não aglomeradas, em que não é utilizado qualquer aglomerante, sendo a plasticidade da moldação garantida recorrendo a métodos vários, nomeadamente, efeito de vácuo.

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2.1.1 Moldação em areia verde

O processo de moldação em areia verde é responsável por mais de 60 % da produção mundial de fundidos. O sucesso do processo tem origem em factores:

Como o baixo custo de produção, A simplicidade dos equipamentos e do processo,A possibilidade de utilização com quase todas as ligas de fundição,Bem como a capacidade de obtenção de fundidos com qualquer geometria e dimensão.

O material de moldação utilizado é, normalmente, areia de sílica (embora possam ser utilizados outros tipos), aglomerada:

com uma argila (normalmente bentonite), conseguindo-se a ligação entre os grãos de areia através da adição de água à mistura.

e pó de carvão, utilizado para melhorar a colapsibilidade da mistura após vazamento, bem como para diminuir a reacção do metal líquido com a moldação.

Moldação não permanenteFundição em Areia Aglomerada

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2.1.2 Obtenção da moldação

A moldação pode ser obtida por vários processos, que diferem entre si, principalmente, na forma como é feita a compactação da areia de moldação em redor da placa molde.

Os métodos de compactação da areia /execução da moldação mais utilizados são o processo:

Sacudidas e compressão (Jolt-squeeze),

Disamatic,

Moldação por impacto,

Impacto e compressão.

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Compressão e Sacudidas (Sistema Jolt-Squeeze)

Neste sistema a compactação consegue-se através de 2 efeitos consecutivos:

1. Movimentos bruscos de subida e descida da caixa de moldação em simultâneo com a operação de enchimento com areia, em que a súbita desaceleração provoca uma forte compactação da areia em redor do molde (Sacudidas);

2. Compressão da areia já compactada através de uma prensa (Compressão).

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Processo Disamatic O processo Disamatic é um processo de boa precisão, que permite

elevadas cadências de produção (superiores a 300 moldações/hora).

Contudo, as suas características exigem a utilização de placas molde fabricadas em ligas metálicas, necessariamente de custo elevado, o que aliado ao também elevado custo de preparação de areia, tornam o processo apenas viável para a obtenção de grandes séries de peças de pequena e média dimensão.

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Processo Disamatic

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Moldação por impacto

Neste sistema, após o enchimento da caixa de moldação com areia, é aplicado um impulso de ar comprimido à superfície da areia, a uma pressão de cerca de 4 bar, não sendo utilizado nenhum outro processo de compactação.

Densidade de areia muito elevada na zona em contacto com o molde, Resistência mecânica excelente na zona em contacto com o fundido,

(peças de boa precisão dimensional e geométrica). Boa permeabilidade.

A moldação por impacto está essencialmente vocacionada para a obtenção de médias e grandes séries de peças de dimensão média.

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Moldação por impacto

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Moldação por impacto e compressão

O processo é igual a moldação por impacto, só varia com a compactação da moldação após o impulso de ar comprimido. Este processo é utilizado em moldações de grades dimensões ou em que tenham grandes quantidades de areia suspensas.


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Moldação em areia autosecativa

Resinas furânicas

As resinas furânicas são normalmente à base de álcool furfurílico, podendo ser utilizadas com pequenas adições de ureia, fenol ou formaldeído. Estas resinas apresentam custos elevados, mas são as que melhores características possuem para o processo de fundição, nomeadamente:

reduzida libertação gasosa;elevada resistência a quente;boa fluabilidade / moldabilidade;características fáceis de controlar.

Os catalisadores mais utilizados são produtos à base de ácido fosfórico ou sulfónico, variando apenas as concentrações. O tempo de cura é função, principalmente, dessa concentração, diminuindo com o aumento dela, bem como com o aumento da temperatura ambiente os da areia. Uma composição típica para uma areia de moldação deste tipo poderá ser:

areia resina - 1 a 2%catalisador - 30 a 50% sobre a resina


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Os vários processos que constituem esta família de processos de fundição podem ser divididos em 2 grupos principais:

Processos autosecativos propriamente ditos (Processos Cold Set)

Processos de caixa fria (Processos Cold Box).

Qualquer destes processos pode ser utilizado quer na produção de moldações, quer na produção de machos, estando no entanto cada um deles mais vocacionado para determinada aplicação.


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