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Fundição Fundição em moldes de areia Processos de Fabricação I Prof.: Tânia Nogueira F. Souza

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  • FundioFundio em moldes de areiaProcessos de Fabricao IProf.: Tnia Nogueira F. Souza

  • DefinioFundio o processo de fabricao de peas metlicas que representa o caminho mais curto entre a matria prima metlica e a pea acabada em condio de uso.

    Consiste essencialmente em encher, com metal lquido a cavidade de um molde, cujas dimenses e formas correspondem s das peas a serem obtidas.

    O processo de fundio, tem-se em relao ao metal, apenas as etapas de fuso e solidificao, enquanto que em outros processos clssicos de fabricao tem-se tambm uma deformao plstica (trefilao, estampagem, forjamento, etc)

  • Vantagens da fundio sobre outros processos de fabricaoFlexibilidade de peso - de gramas at dezenas de toneladas;Complexidade de formas;Ampla gama de materiais (a maioria dos metais e ligas); Ampla gama de propriedades - permite controle de estruturas e de propriedades fsicas e mecnicas;Versatilidade de produo - tanto para pequenos quanto elevados volumes de produo;Baixo custo; Elevada preciso dimensional e acabamento, com escolha apropriada do processo;Permite near net shape ( forma final) em uma nica operao.

  • Exemplos de aplicao da fundioPartes e corpos de motores;

    Turbinas (hidrulicas, de avies);

    Equipamentos e ferramentas para indstria mecnica e metalrgica;

    Laminadores;

    Propulsores para navios, hlices;

    Vlvulas de alta e baixa preciso;

    Sapatas de freios;

    Milhares de tipos de componentes para indstria automobilstica;

    Milhares de tipos de componentes e artefatos para uso domstico.

  • Exemplos de peas fundidas em diferentes processos

  • Exemplos de peas fundidas em diferentes processos

  • Exemplos de peas fundidas em diferentes processos

  • Processos de fundio:Os processos de fundio podem ser classificados de acordo com o material empregado na fabricao do molde, em:

    Moldes Colapsveis: Processos que utilizam moldes de material refratrio; Os moldes so quebrados para a retirada do fundido; Cada molde se presta a somente um vazamento;

    O material do molde pode ser recuperado para a construo de outro molde, aps desmoldagem da pea;

    Podem ser fabricadas feitas vrias peas em um vazamento, isto , o molde pode conter vrias cavidades a serem preenchidas com metal lquido.

  • Areias + ligantes inorgnicosAreia verdeAreia seca Processo silicato de Na/CO2Areia cimentoAreias + ligantes orgnicosMoldagem em casca (shell molding)Resinas de cura a frioAreias sem ligantesMolde cheioMoldagem a vcuoOutros refratrios areiaCera perdidaProcessos que utilizam moldes colapsveis

  • Fundio em areia verde:- Processo mais popular - cerca de 90% (em volume do metal lquido) da produo de fundidos.- Baixo custo.- Amplamente utilizado tanto para pequenas quanto elevadas produes.- Elevada versatilidade quanto ao peso (de poucas gramas at dezenas de toneladas).- Utilizado para ligas ferrosas e no ferrosas.

  • -- Material de moldagem: areia 75% argila 3 a 15% gua aditivos para fins especficos

    - Argila e gua gua penetra na superfcie formando filme contnuo envolvendo gros torna-a plstica e permite moldagem.

  • Procedimento:

    - Preparo do modelo;- Montagem de modelo na caixa de moldar;- Preenchimento da caixa com a areia de moldagem;- Compactao da areia;- Retirada do modelo;- Montagem de machos, fechamento das partes do molde.Molde pronto para receber o metal lquido

  • Processo de Fundio em areia

  • Etapas do processo

  • Etapas do processo

  • Etapas do processo

  • Sequncia de etapas na preparao de um molde para fundio por areia verde.

  • O grau e a homogeneidade da compactao da areia dependem da tcnica de moldagem empregada

    - Modelo construdo em partes para permitir a sua retirada do molde.

    - Machos so construdos em areia, separadamente, em caixas de macho.

  • Molde pronto cavidade que ir receber o metal lquido ( constitudo da pea propriamente dita + canais de distribuio do lquido + alimentadores(massalotes) + machos + resfriadores).- No processo em areia verde molde pode receber vazamento imediatamente pode ocorrer problemas de evoluo de gases.- Desmoldagem feita por quebra do molde areia pode ser reutilizada.- Processo facilmente mecanizvel.

  • MOLDESExemplo de Molde

  • PROCESSO AREIA VERDEProcesso de confeco de moldes utilizando mistura preparada com areia de retorno, areia base, argila e os aditivos necessrios, devidamente balanceados para atender s aplicaes especficas.

    Areia de Slica;Bentonita;P de Carvo;Amido, Dextrina, outros.

  • COMPONENTES DA MISTURA DO PROCESSO AREIA VERDE

    Areia baseComponente refratrio.A areia de slica a mais utilizada devido sua maior disponibilidade e menor custo (para casos especficos: zirconita, cromita).

    Caractersticas da Areia de slica -mdulo de finura (mais utilizado): 50-70 AFS -teor de finos (ideal): mx. 1,0 % -argila AFS: mx. 0,5 %-ponto de fuso: min. 1400C-umidade: mx. 0,5 % para areia seca

  • Argila um material lamelar, composto essencialmente de silicato de alumnio hidratado, utilizado como aglomerante da mistura, sendo mais utilizado o tipo montmorilontico.

    Caractersticas gerais da Bentonita para fundio- Boa moldabilidade;- Boa desmoldabilidade;- Baixa tendncia a defeitos de fundio.

  • Produtos Amilceos

    Basicamente dividem-se em 2 tipos:

    Amido de milho (mais utilizado): um aditivo orgnico, utilizando com a finalidade principal de fornecer plasticidade mistura e de manter sua umidade;

    Dextrina (pouco utilizada): um produto obtido pela converso termoqumica do amido de milho, utilizando com a finalidade principal de fornecer maior resistncia mecnica a alta temperatura em moldes estufados e/ou secos superficialmente.

  • MisturasTiposAreia de sistema: a mistura bsica obtida a partir da areia de retorno, com suas propriedades devidamente corrigidas, utilizada para confeccionar o molde, sendo tambm chamada de areia de enchimento.

    Areia de faceamento: a mistura com propriedades especficas, utilizada na resoluo de determinados problemas, devendo ser empregada to somente quando a areia de sistema no oferece as propriedades necessrias para o obteno de um determinado fundido.

  • Grau de Preparao a eficincia de preparao da mistura, que afetada principalmente pelos seguintes fatores:

    a)Tempo de misturaA eficincia de mistura pode ser medida com o ensaio da compactabilidade. Deve-se tomar cuidado de se assegurar que o teor de umidade seja constante obtendo-se uma boa compactabilidade.

  • b)Ordem de adio dos componentes da mistura para a areia de faceamento. Sugere-se:-areia de retorno e/ou areia base;-cerca de 50% da gua supostamente necessria ( 1 a 3 min);-argila e outros aditivos ( 3 a 5 min);-restante da gua ( 1 a 3 min).

  • Misturados de ms

  • Propriedades da areiaResistncia mecnica (capacidade de suportar esforos)Aptido a moldao (capacidade de reproduzir formas do modelo)Permeabilidade (passagem de gases entre os gros)Estabilidade trmico-dimensional (dilatao do gro)Sinterablidade (amolecimento do gro)

  • ResduoA areia usada pelas fundies para dar o molde s peas o resduo industrial com maior volume no Brasil. Para cada tonelada de metal fundido gerada outra tonelada de areia que precisa ser descartada. Cerca de trs milhes de toneladas de resduos chegam por ano aos aterros industriais no pas.

  • Utilizao do resduoO setor tenta comprovar que o resduo, considerado no-inerte pela legislao brasileira, pode ter outras finalidades sem contaminar o ambiente.

    Alguns Estados permitem que a areia de fundio seja usada na fabricao de asfalto e na construo de artefatos de concreto que no tenham funes estruturais, como tijolos e lajotas para caladas.

    Apesar da liberao, o uso pequeno se comparado com o volume de resduos produzidos pelas fundies.

    Em maio do ano passado, a Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT) tambm aprovou uma norma que permite o uso das areias de fundio em aterros e asfalto.

  • Processo Silicato de Sdio (Na2SiO3)/CO2:- Conhecido desde o sculo passado.- Amplo uso comercial a partir dos anos 50.- Composio da areia: areia + Na2SiO3 + CO2.

  • Processo areia cimento:- Uso comercial a partir dos anos 50.- Popular para moldes de grande porte, para ligas ferrosas.- Mistura: areia + 8-10% cimento + 4-7% gua.

    - O modelo retirado aps cura parcial.- O processo lento dada a lenta secagem do cimento (vrios dias podem ser requeridos).- Fornecem moldes com elevada resistncia mecnica.- Fornecem moldes com reduzida colapsibilidade (a reduzida colapsibilidade pode ser corrigida com a adio de argilas ou aditivos orgnicos).- Areias no so recuperveis.

  • Processo Shell- Conhecido como processo se moldagem em cascas ou processo Croning.

    Foi primeiramente apresentado na Alemanha, nos anos 40;

    - Mistura de moldagem: areia + resinas de cura a quente.

    - Tipos de resinas: fenol-formaldeidoureia-formaldeido alqudicas

    mais populares

  • - Modelo: metlico de alta qualidade e acabamento superficial; construdos em materiais estveis com a temperatura de cura da resina (Al, aos); modelos em placas.Tcnica:

    mistura de moldagem colocada em contato com molde aquecido a temperaturas de 200-250C.- no requer compactao da areia. so utilizadas areias de granulometria fina - para alta fluidez Fornece fundidos de excelente acabamento e preciso dimensional

  • - A resina, com aquecimento, polimeriza formando uma casca sobre o modelo, em tempos de 1 a 3 min.

    - A casca destacada do modelo e montado o molde, estando pronto para o vazamento do metal lquido.

    - Espessura da casca: suficiente para suportar presso do lquido; valores tpicos so de 5 a 10 mm.

    - Shell molding produz fundidos de superior qualidade para ampla gama de ligas metlicas como Al, Cu, ferro fundido, aos.

    - Processo permite alta flexibilidade de formas.

    - Areias no so recuperveis.

  • Figura pgina 22Moldagem em casca

  • Resinas de cura a frio:- Desenvolvimento mais recente anos 50.- Revolucionaram a tecnologia de moldagem: dispensam elevadas temperaturas dispensam longos tempos de cura- Eliminam presena de gases provenientes da queima de componentes orgnicos (que requerem altas temperaturas para cura).

  • - Ampla gama de processos (produtos) disponveis, com diferentes denominaes comerciais.- Resinas polimerizam a temperatura ambiente, em presena de catalisador: tempos da ordem de minutos ou segundos.- Utilizam modelos de madeira.- Fornecem moldes de elevada resistncia e de alta colapsibilidade, sem necessidade de elevado grau de compactao.

  • - Moldes manuseveis, teis para: moldagem por partes; moldes de grandes dimenses e geometria complexa.- Fornecem excelente preciso dimensional e acabamento superficial.- Desvantagem: reduzido tempo de bancada: pode chegar a 20 segundos para algumas resinas; nestes casos somente uso para pequenas dimenses.

    Excelente para produo em grande escala (rapidez)

  • Processos de fundio em areias sem ligantes:- Aglomerantes: produtos poluentes e muitas vezes txicos; ingredientes de mais elevado custo na mistura de moldagem; geradores de defeitos em fundidos (gases); em muitos casos impedem a reciclagem da areia.

    - Processos livres de aglomerantes: evita-se os inconvenientes destes componentes; permitem desmoldagem espontnea.

  • Os processos de fundio em areias sem ligantes podem ser divididos em:

    Molde cheioMoldagem a vcuo

  • Processo em molde cheio:- Conhecido como fundio em molde sem cavidade ou processo EPC (evaporative pattern casting).

    - Modelo feito em material vaporizvel de poliestireno ou polimetil

  • Moldagem a vcuo- Apresentado no Japo nos anos 70.

    - Modelo feito em madeira, resina ou metal, montado em caixas de moldar ocas, conectadas uma bomba de vcuo.

    - Confeco dos moldes: o modelo revestido com pelcula de plstico; vcuo aplicado na caixa de moldar, provocando aderncia do plstico ao modelo (vcuo da ordem de 0,5 bar ou 5.10-3 kgf/ mm2;

  • Areia seca, de reduzida granulometria, sem aglomerantes, colocada sobre o modelo revestido com plstico (vcuo mantido); Vibrao para acomodao da areia; Areia recoberta com pelcula de plstico; Vcuo feito na caixa contendo areia, produzindo compactao; Ar injetado no modelo, enquanto mantido na areia - a pelcula se desprende do modelo, constituindo o molde; As partes do molde so montadas e feito o vazamento.

  • - Vazamento: o metal vazado diretamente no molde; durante vazamento, ar sob presso mantido no interior do molde, para evitar colapso da areia; vcuo mantido na areia; ar e gases so retirados do molde pela bomba de vcuo.

    - Desmoldagem imediata, bastando injetar ar no molde.

  • - Areias utilizadas: . silicosas,zirconitas, cromitas, de reduzida granulometria para prevenir penetrao de metal por ao do vcuo. A preveno da penetrao de metal na areia pode tambm ser feita com uso de pintura cermica sobre o filme de plstico.

    - Os modelos tm alta durabilidade pois no sofrem eroso na moldagem.

  • - Filmes de plsticos utilizados:

    . internamente (em contato com metal): plsticos de alta deformabilidade como copolmeros, sendo o mais utilizado o etileno vinil acetato; . externamente (para recobrir a areia): podem ser filmes de menor custo como polietileno de baixa densidade; . espessuras dos filmes: aproximadamente 0,006mm.

  • - Vantagens do processo:menor custo do material de moldagem; maior vida de moldes;no poluentes;no geram defeitos nos fundidos devidos a ingredientes volteis na areia de moldagem;areia 100% recupervel .

  • - Produz fundidos de boa preciso dimensional, bom acabamento.- Produz fundidos livres de trincas e tenses residuais.- Utilizado para metais ferrosos e no ferrosos para fundio de peas com pesos de 100-2500kg e espessura de parede at 3mm.- Processo facilmente automatizvel.

  • REFERNCIASLABATS/DEMEC/UFPR material de aula do Professor Dr. Eng. Ramn S. Corts Paredes.Iniciao fundio SENAI/CETEFDEF/FEM/UNICAMP material de aula da Profa. Maria Helena RobertImagens de peas fundidas de catlogos de empresas

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