Aula 03 moldes

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Aula 03 moldes

  1. 1. 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. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  2. 2. Tipos de Molde Moldes Metálicos: • Não destrutíveis; • Limitação quanto à peso das peças e temperatura de fusão do metal; Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico de fusão do metal; • Melhores precisões dimensionais. Moldes de Areia: • Destrutíveis (utilização única); • A areia pode ser reciclada; • Piores precisões dimensionais.
  3. 3. Tipos de Molde Os tipos de moldes distinguem o processo de fundição: Molde Temporário: • Molde de Areia de Fundição (areia verde, areia seca, areia- cimento). • Molde em Casca Molde por Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico • Molde por Cera Perdida Molde Permanente: • Molde metálico; • Fundição sob pressão; • Fundição por centrifugação; • Fundição contínua. Molde Misto.
  4. 4. Areias de Fundição Mistura formadora do molde: Elemento granular refratário (areia silicosa) + Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico + Elemento aglomerante mineral (argila, cimento) ou orgânico (óleos, resinas, farinhas). Geralmente dispersos em água.
  5. 5. 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. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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
  6. 6. 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 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico • 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
  7. 7. 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 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico ⇒ 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.
  8. 8. 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 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areia de fundição: areia com aglomerantes (argila, breu, outros) e água. Forma do molde é obtida em função da forma do modelo.
  9. 9. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  10. 10. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  11. 11. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  12. 12. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  13. 13. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  14. 14. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  15. 15. Moldagem em Areia de Fundição A moldagem pode ser automática, semi- automática ou manual. • Enchimento da caixa de moldagem; • Compactação da areia de moldagem. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico • Compactação da areia de moldagem.
  16. 16. Moldagem em Areia de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  17. 17. Moldagem em Areia Verde Mais conhecido Mais empregado Economia e rapidez Usado com a maioria dos metais (ferrosos e Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Usado com a maioria dos metais (ferrosos e não-ferrosos) Produção em série
  18. 18. Moldagem em Areia Verde Areia de Moldagem (mistura plástica) = Areia Sintética + Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico + Bentonita + Água Não necessita de Secagem Pior acabamento
  19. 19. Moldagem em Areia Verde Variações: • Secagem ao ar; • Secagem superficial (Álcool + água como aglomerante). Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  20. 20. Moldagem em Areia Seca Indicado para peças médias e grandes; Utilizado para fundir peças de metais ferrosos e não-ferrosos; Melhor acabamento e tolerâncias Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Melhor acabamento e tolerâncias dimensionais que o de areia verde.
  21. 21. Moldagem em Areia Seca Areia de Moldagem: Areia sintéticas ou semi-sintéticas + aglomerantes orgânicos Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico aglomerantes orgânicos Secagem em estufas ⇒ 150 a 300°C Superfície do molde pode ser protegida com tintas refratárias (melhor acabamento).
  22. 22. Moldagem em Areia Seca Vantagens: • maior resistência à erosão do metal líquido; • maior estabilidade dimensional; • maior resistência à pressão estática do metal Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico • maior resistência à pressão estática do metal líquido; • maior resistência à penetração do metal.
  23. 23. Moldagem em Areia Seca Variações: Loam molding (moldagem em barro) ⇒ peças grandes: • Barro: areia + argila ⇒ mistura bastante plástica; Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Moldagem em chamote (areia) ⇒ peças grandes. • Chamote: argila refratária silico-aluminosa calcinada + tijolo refratário moído (silico-aluminoso) + argila refratária plástica + areia. Pintura e aquecimento em temperaturas próximas a 500°C.
  24. 24. Moldagem em Areia Cimento peças grandes; não precisa de calor para a secagem; alta resistência a seco. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  25. 25. Moldagem em Areia Cimento Areia de Fundição: Areia silicosa lavada + 10% cimento Portland Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 10% cimento Portland + 5% Água Ex.: moldes para lingoteiras de grande porte
  26. 26. Moldagem em Areia Cimento Desvantagens: Custo elevado da mistura; Não recuperável; Baixa colapsibilidade ⇒ difícil desmoldagem. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Baixa colapsibilidade ⇒ difícil desmoldagem.
  27. 27. 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. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Precisão dimensional superior à da areia seca. Desvantagens: Custo do CO2; Areia não recondicionável (pode ser empregado apenas no faceamento da peça).
  28. 28. Moldagem pelo Processo CO2 Mistura: areia lavada + silicato de sódio (aglomerante) Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico silicato de sódio (aglomerante) Na2SiO3 + H2O + CO2 ⇒ Na2CO3 + SiO2 + H2O Endurecimento rápido (alta resistência), sem a necessidade de estufas
  29. 29. Moldagem Plena Utilizam-se modelos de espuma de poliestireno (isopor). Não é necessário retirar o modelo antes do vazamento do metal (é vaporizado ou Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  30. 30. 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. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  31. 31. Areias de Fundição Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  32. 32. Moldagem em Casca Molde é composto por mistura de areia (mais fina) e resina. Mistura: Areia Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico Areia + resina sintética polimeriz a quente (termofixa) 3 a 10% Estufa: 150 a 350°C
  33. 33. 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 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  34. 34. 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. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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).
  35. 35. Moldagem em Casca Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  36. 36. Moldagem em Casca Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  37. 37. Moldagem em Casca Depois de obtida a forma geométrica, conforme o modelo, deve ser Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico modelo, deve ser feita a cura do molde para garantir boa resistência mecânica.
  38. 38. 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 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  39. 39. 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: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  40. 40. Moldagem em Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  41. 41. Moldagem em Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  42. 42. Moldagem em Cera Perdida Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  43. 43. 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: Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  44. 44. 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 Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  45. 45. 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. Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico 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.
  46. 46. Moldes Permanentes Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico
  47. 47. OBRIGADO! Prof. Brenno Ferreira de Souza – Engenheiro Metalúrgico OBRIGADO! 01 de Março de 2011 brenno.senai@sistemafieg.org.br

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