Prof. Hélio Padilha
Moldagem em areia a seco
Esse processo é principalmente indicado para obtenção de
peças médias e grandes, tanto em metais ferrosos quanto não
ferrosos, dentro de especificações rigorosas de acabamento e
tolerâncias dimensionais.
 A umidade inicial da areia é geralmente superior à das areias
verdes. Frequentemente se protege a superfície dos moldes
com tintas, o que contribui para o bom acabamento das peças.

Moldagem em areia a seco
A moldagem em areia a seco tem como objetivo aumentar a
permeabilidade dos gases e a resistência mecânica dos moldes e
machos.
 Um molde seco em estufa apresenta maior resistência à erosão
do metal líquido, maior estabilidade dimensional, maior resistência
à pressão estática do metal líquido e maior resistência à
penetração do metal.

Areia – silicato- CO2

O macho ou molde confeccionado com uma areia
contendo silicato de sódio como aglomerante é em
seguida submetido a uma gasagem com CO2 . A
resistência final depende do módulo do silicato relação SiO2:Na2O , do tempo de gasagem e do tempo
de estocagem, sendo que para melhorar a
colapsibilidade são adicionados aditivos orgânicos tais como serragem - à areia de moldagem .
Areia – silicato- CO2
O processo de obtenção do material de moldagem
consiste na mistura de uma areia de sílica de elevada
pureza (> 98% de sílica), ou de outra equivalente, com
um gel viscoso, de composição ternária de silicato de
sódio (3 a 4% em peso da areia). Após a mistura estar
compactada para formar o molde ou macho, faz-se a
insuflação de gás CO2, que acarretará na consistência
da peça.
 A resistência mecânica à compressão tende a
aumentar com o aquecimento resultante do contato
com o metal vazado. Este aumento é causado pela
desidratação do silicato que atinge um máximo a
temperaturas entre 300 e 400 ºC.

Mecanismo físico de endurecimento
Durante a “gasagem”, o excesso de CO2 (que é um gás seco)
carrega água e desidrata o silicato.
 Após a “gasagem”, durante o armazenamento do macho ou
molde, ocorre perda de água para o ambiente.
 O mecanismo físico é favorecido por altas velocidades
(vazões) de gás CO2 na gasagem.
 Os consumos de CO2 variam amplamente:

 0,2 a 5 m3/kg de silicato dependendo de:
 vazão de gás
 configuração de macho / molde
 método de gasagem

Para economia e desempenho ótimos, deve-se buscar
condições que garantam que a maior parte do CO2 seja
consumida na reação química de formação do gel de sílica.
Sobregasagem



A gasagem por tempos excessivos, isto é, a “sobregasagem”, pode dar
altas resistências imediatas, mas baixas resistências e friabilidade
após armazenamento.
Esse fenômeno é interpretado como decorrente de desidratação
excessiva do silicato durante a gasagem.
Silicatos de maior relação SiO2/Na2O são mais propensos à
“sobregasagem”.
Métodos de gasagem
Vários métodos proporcionam diferentes graus de
homogeneidade de distribuição do CO2.Quanto maior essa
homogeneidade, maior é a economia de CO2 e melhores
propriedades finais.
 1- Com pequenas campânulas de borracha

 O procedimento é inteiramente manual e fortemente dependente do
operador
Métodos de gasagem

2 - Com agulhas dotadas de perfurações laterais
 Como a gasagem com campânula, é também um procedimento manual
fortemente dependente do operador. As agulhas são, na verdade, tubos
com perfurações laterais para melhor distribuição do gás. Antes de iniciar a
gasagem com agulhas, é preciso efetuar os furos com uma agulha maciça.
Métodos de gasagem

3 - Através de tampa superior
 Este método permite manter pressão elevada de CO2 na areia. A
distribuição de gás melhora com alguns respiros na placa. No entanto,
respiros executados sem critério podem agir com vias preferenciais de
escape dos gases, deixando outras áreas sem gasagem.
Métodos de gasagem

4 - Através da placa-modelo ou da caixa de macho
 A distribuição de gás pelo molde é potencialmente melhor do que nas
situações anteriores. Requer a incorporação de uma câmara de distribuição
de gás (“plenum”) e de respiros na placa e nos modelos. Aqui também,
respiros mal distribuídos podem ser contraproducentes.Pode-se manter
uma elevada pressão de CO2 na areia através do uso de uma tampa
superior.
Cold-box

Esse grupo engloba a utilização - como aglomerante - de diversos tipo
de resinas de cura a frio, em processos denominados Cura a Frio e
Cold Box (ou Caixa Fria). O tempo de cura e a resistência final
dependem da quantidade de resina (de 1 a 2% e do tipo e quantidade
do catalisador (de 20 a 40% do peso de resina). No caso do processo
Cold Box o catalisador básico do tipo amina é pulverizado junto a um
gás de arraste, polimerizando a resina. Esses processos por
dispensarem estufagem e longos tempos de secagem praticamente
desativaram processos antigos como areia-seca e areia-cimento.
Moldagem em casca – shell molding


O uso das resinas foi um grande aperfeiçoamento na utilização
de areia para a produção de moldes de fundição. A areia não
precisa mais ser compactada porque o aglomerante, que é
como uma espécie de cola, tem a função de manter juntos os
grãos de areia. E isso é feito de dois modos: a quente ou a frio.
O processo que usa calor para provocar a reação química entre
o aglomerante e os grãos da areia, é aquele chamado de "shell
molding", ou seja, moldagem em casca.
Moldagem em casca – shell molding

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
Esse processo de moldagem permite que os moldes e machos sejam
estocados para uso posterior. Além disso, ele fornece um bom
acabamento para a superfície da peça, alta estabilidade dimensional
para o molde, possibilidade de trabalhar com tolerâncias mais
estreitas e facilidade de liberação de gases durante a solidificação.
É totalmente mecanizado e automatizado e é adequado para peças
pequenas e de formatos complexos. A fundição das peças é feita por
gravidade.
A maior desvantagem desse processo é o custo mais elevado em
relação à moldagem em areia verde.
Resistência mecânica

O aumento da resistência mecânica das cascas depende
essencialmente do aumento da percentagem de resina
utilizada, da diminuição da superfície específica dos grãos
de areia e do aumento da espessura da casca, dentro de
determinados limites condicionados pelo aparecimento de
defeitos nas peças vazadas devidos à diminuição da
permeabilidade ao ar e aos gases ou ao aumento de
rugosidade superficial das peças obtidas pela utilização de
areia de grãos mais grossos.
Etapas do processo
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Os modelos, feitos de metal para resistir ao calor e ao
desgaste, são fixados em placas, juntamente com os sistemas
de canais e os alimentadores.
A placa é presa na máquina e aquecida por meio de bicos de
gás até atingir a temperatura de trabalho (entre 200 e 250°C).
Etapas do processo

A placa é então girada contra um reservatório contendo
uma mistura de areia /resina de modo que o modelo fique
envolto por essa mistura.
Etapas do processo

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O calor funde a resina que envolve os grãos de areia e essa
mistura, após algum tempo (±15 segundos), forma uma casca seca
com a espessura necessária (entre 6 e 15 mm) sobre o modelo.
A "cura" da casca, ou seja, o endurecimento da resina se completa
quando a placa é colocada em uma estufa em temperaturas entre
350 e 450 °C
Etapas do processo
Após 2 ou 3 minutos, a casca é extraída do modelo por meio
de pinos extratores.
 Por causa da característica do processo, a casca corresponde
a uma metade do molde. Para obter o molde inteiro, é
necessário colar duas metades.

Vantages x desvantagens
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Vantagens
 Maior precisão, tolerâncias
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dimensionais mais apertadas,
maior rigor de forma.
Menor rugosidade superficial.
Rapidez de fabricação.
Redução do volume de areias
de moldação.
Capacidade de armazenamento
das cascas.
Moldações leves.
Processo mais econômico que
os de areia verde para produção
de séries de peças
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Desvantagens
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Custo mais elevado das
areias pré-revestidas.
Custo mais elevado das
placas-modelo.
Limitação do processo a
peças pequenas e médias
(resistência mecânica das
cascas).
Areias não recicláveis
economicamente.
Espessuras mínimas obtidas
de 6mm.
Shell molding por “cura a frio”
Existe ainda outra maneira de se obter o
endurecimento, ou cura, da resina sem a
utilização de calor. É o processo de cura
a frio no qual a resina empregada se
encontra em estado líquido. Para que a
reação química seja desencadeada,
adiciona-se um catalisador à mistura de
resina com areia limpa e seca.
 Essa mistura é feita, por meio de
equipamentos, na hora da moldagem e
deve ser empregada imediatamente
porque a reação química de cura começa
a se desenvolver assim que a mistura
está pronta.
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Etapas do processo
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Os modelos, que podem ser feitos de madeira, são fixados
em caixas.
A mistura areia/resina/catalisador é feita e continuamente
despejada e socada dentro da caixa, de modo a garantir sua
compactação.
A reação de cura inicia -se imediatamente após a moldagem
e se completa algumas horas depois.
O modelo é retirado girando-se a caixa 180°.
O molde é então pintado com tintas especiais para fundição.
Estas têm duas funções: aumentar a resistência do molde
às tensões geradas pela ação do metal líquido, e dar um
melhor acabamento para a superfície da peça fundida.
O molde é aquecido com maçarico ou é levado para uma
estufa para a secagem da tinta.
Fundição de precisão – cera perdida

Os processos de fundição por precisão
utiliza um molde obtido pelo revestimento
de um modelo consumível com uma
pasta ou argamassa refratária que
endurece à temperatura ambiente ou
mediante a um adequado aquecimento.
Uma vez que essa pasta refratária foi
endurecida, o modelo é consumido ou
inutilizado. Tem-se assim uma casca
endurecida que constitui o molde
propriamente dito, com as cavidades
correspondentes à peça que se deseja
produzir. Vazado o metal líquido no
interior do molde, e solidificada a peça
correspondente, o molde é igualmente
inutilizado.
Cera Perdida
Etapas do processo
Cera Perdida
Etapas do processo
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O molde é produzido a partir de uma pasta ou lama refratária feita
com sílica ou zirconita, na forma de areia muito fina, misturada
com um aglomerante feito com água, silicato de sódio e/ou silicato
de etila.
Esta lama endurece em contato com o ar e é nela que o modelo
de cera ou plástico é mergulhado. Quando a lama endurece em
volta do modelo, forma-se um molde rígido.
Após o endurecimento da pasta refratária, o molde é aquecido, o
modelo derretido, e destruído. Essa casca endurecida é o molde
propriamente dito e é nele que o metal líquido é vazado. Assim
que a peça se solidifica, o molde é inutilizado.
Por causa das características desse processo, ele também pode
ser chamado de fundição por moldagem em cera perdida.
Vantagens
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Principais Vantagens
Possibilidade de produção em massa de peças de formas
complicadas que são difíceis ou impossíveis de obter
processos convencionais de fundição ou por usinagem;
Possibilidade de reprodução de pormenores precisos,
cantos vivos, paredes finas etc.;
Obtenção de maior precisão dimensional e superfícies mais
macias;
Utilização de praticamente qualquer metal ou liga;
As peças podem ser produzidas praticamente acabadas,
necessitando de pouca ou nenhuma usinagem posterior, o
que torna mínima a importância de adotarem-se ligas fáceis
de usinar;
Vantagens
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O processo permite um rigoroso controle do tamanho e contornos
dos grãos solidificação direcional e orientação granular, o que
resulta em controle mais preciso das propriedades mecânicas;
O processo pode adotar fusão sob atmosfera protetora ou sob
vácuo, o permite a utilização de ligas que exijam tais condições.
Desvantagens
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As dimensões e peso são limitados, devido a considerações
econômicas e físicas, e devido à capacidade do equipamento
disponível. O peso recomendado dessas peças não deve ser
superior a 5kg.
O investimento inicial para peças maiores (de aproximadamente
5kg a 25kg) é muito elevado...