ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO
Disc.: Processos de Fabricação
Prof. Jorge Marques
Aula 4
Shell Molding
Cera Perdida
Molde metálico
Referências:
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. II
TORRE, J. Manual Prático de Fundição
Telecurso 2000. Processos de Fabricação.
Shell Molding (moldagem em casca)
• As desvantagens da moldagem em areia verde
levaram a pesquisas e desenvolvimento de
aglomerantes que permitissem melhorar as
propriedades do molding.
• No Shell Molding usa-se resinas
como aglomerante da areia.
Com adição de calor a resina
provoca uma união firme da
areia e uma casca de
aproximadamente 10 mm de
espessura encobre o molde.
Passo a passo do Shel Molding
1. O modelo é feito de metal, para resistir ao calor e,
às vezes à chama. É fixado numa placa de separação
superior/inferior.
Passo a passo do Shel Molding
2. A placa é aquecida (200 a 250 °C), juntamente com
o modelo, normalmente por bicos de gás.
Passo a passo do Shel Molding
3. Depois de aplicar um desmoldante, deposita-se a
mistura de areia+resina sobre o modelo e a placa.
Uma técnica usual de deposição da areia+resina
consistem em bascular um reservatório desta
mistura, como indica a figura.
Passo a passo do Shel Molding
4. A resina funde e adere à areia, formando uma casca
de 10 a 15 mm de espessura sobre o molde e a
placa.
Passo a passo do Shel Molding
5. A casca, ainda presa ao modelo, é curada em estufa
entre 350 a 450°C
Passo a passo do Shel Molding
• Retirado o modelo, a casca forma o molde.
• Adequadamente montado em caixa de areia, o
molde recebe o metal líquido.
• Após solidificação e esfriamento da peça fundida, o
molde é destruído e a peça retirada.
• A mistura areia-resina que não formou a casca é
utilizada em etapas futuras.
Resumo ilustrativo do Processo
Shell Molding
Vantagens e Desvantagens do Processo
Shell Molding, em relação à areia verde
Vantagens:
• Pode ser totalmente
automatizado,
• Maior produtividade,
• Menor custo operacional,
• Menor custo total na
produção em série,
• Os moldes podem ser
armazenados,
• Melhor acabamento
superficial.
Desvantagens:
• Maior custo com materiais e
energia,
• Maior custo para pequenos
volumes.
• Maior dificuldade em retirar
os gases e as resinas
normalmente fazem
aumentar a produção de
gases.
• Limitado a peças
relativamente pequenas.
Fundição de Precisão
• A fundição de precisão é aquela em que se consegue
tolerâncias dimensionais apertadas, excelente
acabamento superficial e execução de formas
complexas, paredes finas e cantos vivos.
• Basicamente a fundição de precisão é obtida por dois
processos de moldagem:
– Modelo de cera perdida, com vazamento por
gravidade ou centrifugação.
– Molde metálico, com vazamento sob pressão, por
centrifugação ou por gravidade.
Moldagem por cera perdida
1. Neste processo, o modelo é de cera e é
confeccionado numa matriz metálica.
2. A cera quente, em estado líquido, é injetada na
matriz metálica.
3. Após solidificar, o modelo de cera é ejetado da
matriz por meio de pinos extratores.
4. Os modelos podem ser soldados (em cera) a uma
árvore com funções de canal de descida e
massalote, ou, podem ser processados
individualmente. Depende do tamanho, entre
outras características.
Moldagem por cera perdida
5. A árvore de modelos (ou somente um modelo com
seu canal de descida) é mergulhada numa lama
composta de areia muito fina e aglomerantes
naturais e sintéticos.
6. O mergulho é repetido algumas vezes, primeiro
numa areia fina depois numa areia de maior
granulometria, até que sobre o modelo de cera seja
formada uma casca grossa de lama solidificada.
Moldagem por cera perdida
7. A casca é aquecida, a cera derrete e a casca é
curada. A cera líquida é derramada, formando o
vazio, ou seja, o molde.
8. O metal líquido é vazado.
9. Depois de solidificada e esfriada, a peça é retirada,
destruindo-se o molde.
10. A retirada de canal de descida e massalotes
completam o processo.
11. A cera é reaproveitada, o molde não.
Passo a passo da cera perdida
1 A cera fundida é injetada na matriz para a produção
do modelo e dos canais de vazamento.
Passo a passo da cera perdida
2 Os modelos de cera endurecida são montados no
canal de alimentação ou vazamento.
Passo a passo da cera perdida
3 O conjunto é mergulhado na lama refratária
Passo a passo da cera perdida
4 Todo o conjunto recebe calor. O material do molde
endurece e os modelos são derretidos e escoam.
Passo a passo da cera perdida
5 O molde aquecido é preenchido com metal líquido
por gravidade ou centrifugação.
Passo a passo da cera perdida
6 Depois que a peça se solidifica, o material do molde
é quebrado para que as peças sejam retiradas.
Passo a passo da cera perdida
7 Retira-se os canais de alimentação e rebarbas.
Resumo – sequência de moldagem
Vídeo
• Moldagem por cera perdida
Molde Metálico
• Os moldes metálicos, também chamados de moldes
permanentes, são fabricados por processos de
usinagem em aço liga de alta resistência à
temperatura.
• Obviamente, são utilizados para processar metais de
pontos de fusão relativamente baixos, como ligas de
alumínio, bronze, cobre, zinco.
• Em especial, nos processos por injeção (vazamento
por pressão) o ZAMAC (Al + Cu + Mg + Zn) é uma liga
muito utilizada na produção de formas complexas.
Molde Metálico
A figura ilustra um molde permanente para
vazamento por gravidade
Molde Metálico
Esquema de uma fundição sob pressão (injeção)
Molde Metálico
• Para que não ocorra ligação da peça fundida com o
molde (brasagem), a cada vazamento deve-se aplicar
um desmoldante. Dependendo do metal a fundir, o
desmoldante também pode ser (quase) permanente.
• Um molde metálico é capaz de processar 100 mil
peças fundidas ou mais.
A fusão do metal
• A fusão do metal é feita em fornos apropriados.
• Os fornos produzem calor por meio de combustível
(sólido, líquido ou gasoso) ou energia elétrica (arco,
resistência ou indução).
• O cubilô é um forno usado para o ferro fundido. Sua
produção de calor é por combustível sólido, o coque.
• Em geral os fornos são revestidos internamente por
material refratário e sua estrutura externa é de
placas metálicas.
A fusão do metal
• A temperatura de fusão e vazamento dos metais
depende da composição química de suas ligas, uma
referência grosseira destas temperaturas é fornecida
abaixo:
– Ferro fundido ≈ 1300 °C
– Ligas de alumínio ≈ 700 °C
– Ligas de cobre ≈ 1100 °C
– Ligas de zinco ≈ 400 °C
– Aços ≈ 1200 °C a 1700°C
Comparação entre os processos
Fluxograma dos Ferros Fundidos