Disciplina: Fundição
Professor: Guilherme O. Verran
Dr. Eng. Metalúrgica
Aula 11: Processos de Moldagem e Macharia em Areia Ligadas Quimicamente
01 Introdução
Diferentes tipos de processos de moldagem e macharia que utilizam areias
aglomeradas com resinas.
02: Os Processos de Moldagem e Macharia em Areia
Constituintes das Misturas
Processamento
- Areia Silicato de Sódio-CO2
- Areia Óleo
- Shell Moulding
- Caixa Fria (Cold Box)
• Caixa Quente (Hot Box)
Mecanismos de Cura
Características dos Moldes/Machos
Vantagens e Limitações
03: Equipamentos de Macharia
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Processos de Moldagem e Macharia
Processos de Macharia
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Processos de Moldagem e Macharia
Processos de Macharia
Processos em Cold Box
• Resina fenólica uretânica/amina
• Resina furânica/SO2
• (Resina acrílica/epoxy) SO2
• Silicato de Sódio/CO2
• Phenolic ester
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Processos de Moldagem e Macharia
Processos de Macharia
Processos de Cura a Quente (Heat-Cured)
• Shell Molding
• Areia-óleo (oven bake)
• Fenólico em caixa quente
• Furânico em caixa quente
• Furânico (alcool furfuríco) em caixa morna
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Processos de Moldagem e Macharia
Processos de Macharia
Processos sem Queima (No Bake)
• Resina furânica/ácido
• Resina fenólica/ácido
• Resina fenólica alcalina/éster
• Silicato/éster
• Fenólica uretânica/amina
• Polyol isocianato
• Alumina-fosfato
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Processos de Moldagem e Macharia
SHELL MOULDING
Constituintes da
Mistura
(Moldagem em Casca)
Areia
Base
+
Resina
Termofixa
+
Catalizador
AREIA COBERTA
Mecanismo de
Cura
O filme de resina é total ou parcialmente
polimerizado pela ação do calor.
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Processos de Moldagem e Macharia
SHELL MOULDING
Procedimento para Obtenção de Moldes Shell
• Mistura ⇒ Areia “Coberta”
• Colocação da areia em caixa basculante.
• Basculamento da areia sobre a placa modelo (recoberta com desmoldante e
pré-aquecida à 200-2600C.
• Manutenção pelo tempo necessário à formação da espessura de casca
desejada.
• Basculamento para remoção da areia não curada.
• Extração da casca (meio molde).
• Fechamento do Molde (colagem de duas cascas).
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Processos de Moldagem e Macharia
Caixa
Basculante
Processo Shell Moulding
Casca curada
Suporte
Areia
Coberta
Placa Modelo
b) Areia “cura”em contato com a placa aquecida
a) Modelo é erguido em direção à caixa basculante
c) Modelo e caixa são basculados.
d) Modelo e “casca” são abaixados..
f) Molde obtido
pela união entre
02 “cascas”.
e) A “casca” (meio molde) é extraída da placa modelo.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Areia - Silicato de Sódio – CO2
• Mistura (areia + Silicato de Na)
1.Processamento
• Compactação (molde ou macho)
• Gasagem com CO2
2. Mecanismo de Cura:
⇒
Modificações fisico-químicas produzidas no
filme de silicato pela ação do CO2
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Areia - Silicato de Sódio – CO2
3. Características dos moldes/machos:
• Elevada Rigidez
• Baixa Colapsibilidade
⇒
⇒
Estabilidade dimensional em peças de
grande porte.
Restrições na utilização e
necessidade de aditivos.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Areia - Óleo
• Mistura (areia + óleo de linhaça)
• Compactação (molde ou macho)
1. Processamento
• Estufagem (200-2500C) → 1-4 h
• Cura ao Ar → 4-24 h
2. Mecanismo
de Cura
⇒
• Filme de óleo sobre as partículas de
areia polimeriza sob a ação do calor ou de
aceleradores químicos.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Areia - Óleo
3. Características dos moldes/machos:
• Baixa Rigidez
• Alta Colapsibilidade
Indicado principalmente para machos
pequenos e de geometria simples.
⇒
⇒
Poucas restrições na utilização e
dispensa o uso de aditivos.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Fria (Cold Box)
• Mistura: Areia + Sistema Fenólico-Uretânico
(resina fenólica +isocianato)
1. Processamento
• Compactação (molde ou macho)
• Introdução do Catalisador (Amina Terciária ) na
forma de suspensão em um gás (CO2 - N2 ou ar).
2. Mecanismo
de Cura
⇒
Polimerização das resinas sob a ação do
catalisador do tipo amina terciária.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Fria (Cold Box)
Sopragem
da Areia
Gasagem
Purgamento
Remoção do
Macho
Fabricação de um macho em caixa a frio. A areia mistura com
dois tipos de resina é colocada na caixa de macho. A caixa
de macho é a seguir junto a uma entrada de gás.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Fria (Cold Box)
⇒
3. Aplicações
Fabricação de machos em pequenas e grandes
séries.
4. Características:
• Rapidez na obtenção.
• Excepcional Colapsibilidade.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Fria (Cold Box)
a)
b)
Machos produzidos usando Cold Box e respectivas peças. (a)
carcaça de transmissão de grande porte para equipamento
agrícola, (b) disco de freio e turbina
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Fria (Cold Box)
• Precisão dimensional
• Elevada Colapsibilidade
• Elevada produtividade
Vantagens:
• Fluidez da mistura
• Excelente acabamento superficial
• Baixa pressão de compactação
• Dispensa armações metálicas
• Não requer estufagem
• Utilização imediata após extração
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Fria (Cold Box)
• Alto custo das resinas e catalizador
• Rigoroso controle da qualidade da areia
• Necessidade de controle da temperatura de trabalho
da areia
Desvantagens:
• Ferramentais para produção seriada exigem mais
detalhes elevando os custos
• O ambiente precisa ser arejado com controle da
exaustão
• Baixo tempo de estocagem (elevada higroscopia)
• O sistema de gasagem aumenta o custo
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Quente (Hot Box)
1. Constituintes da
Mistura
Areia
Base
+
Resinas
+
Catalizador
Uréia-formol/álcool furfúrico
Resinas
Uréia-formol/fenol-formol
Fenol-formol/álcool furfúrico
Catalizador: latente
⇒
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Quando decomposto pelo calor da caixa de
macho, libera o composto ativo que provoca
a cura.
Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Quente (Hot Box)
• Mistura: Areia + Resina + Catalizador
• Sopro ou tiro da mistura numa caixa metálica
previamente aquecida.
1. Processamento
• Manutenção por um período de tempo necessário
para a cura
2. Mecanismo
de Cura
⇒
O calor do ferramental inicia a reação
exotérmica que endurece o macho
progressivamente da periferia para o centro em
função da polimerização da resina.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Quente (Hot Box)
3. Aplicações
⇒
Produção de grandes séries de machos maciços, de
espessura reduzida e com elevado índice de
complexidade.
• Os machos de maior espessura devem ser feitos
preferencialmente com resina furânica devido
maior rapidez na cura
⇓
• Maior rapidez de cura e redução no tempo de
permanência no ferramental.
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Quente (Hot Box)
• Copia facilmente detalhes (alta fluidez).
• Bom acabamento.
• Usa-se areia mais grossa ⇒ menor consumo de resinas.
Vantagens:
• Boa colapsibilidade.
• Maior produtividade em comparação com o Shell.
• Dispensa estufagem (não sofre deformações)
• Permite o emprego de qualquer tipo de misturador
(contínuo ou não).
• Aplica-se em Al – Mg – FoFos - Aços
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Processos de Moldagem e Macharia
Processo Caixa Quente (Hot Box)
• Exige energia térmica para cura.
• Ferramentais mais sofisticados e onerosos.
• Não se pode usar qualquer material na confecção dos
ferramentais (alta abrasão).
Desvantagens:
• Vida útil da mistura aproximadamente 4h.
• Desprendimento de gases tóxicos durante a cura.
• Dificuldade de cura em paredes mais espessas (acima de
30 mm)
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Processos de Moldagem e Macharia
Caixa de macho em alumínio bipartida para
obtenção de um macho complexo
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Processos de Moldagem e Macharia
Maquina Sopradora de Machos
Processo: Cura a Frio
As máquinas de soprar machos da linha
destinadas às Fundições que necessitam de
alta produtividade em moldes ou machos.
Nela são utilizadas três mesas de fixação de
caixas sincronizadas, isto é, enquanto uma
caixa faz o sopro, a outra está sendo
gasada e a outra é extraída.
DADOS TÉCNICOS
Sopro
Processos de confecção
Produção máxima por hora (*)
Peso macho
Painel de comando
Peso aproximado do equipamento
Mesa de três posições sincronizadas
Número de caixas na máquina
Movimentos hidráulicos
Sistema de exaustão
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Vertical ou Horizontal
Caixa fria
Vertical: 275 sopros
Horizontal: 225 sopros
5 - 30 Litros
CLP com interface
2000 Kg
Sopro, gasagem e extração
03 (três)
Giro, sopro, gasagem e extração
Duplo (caixa e cabine)
Processos de Moldagem e Macharia
Máquina para Sopro e
Gasagem
Máquinas Sopradoras de Machos e
Moldes da Linha a, aplicadas nos
processos de sopro e gasagem. Podem
trabalhar tanto com ferramentais de
partição horizontal como vertical.
Possibilita trabalhar com caixas de
machos simples, podendo serem
confeccionadas em madeira, resina
ou metal; com ou sem sistema de
extração.
DADOS TÉCNICOS
Capacidade de sopro e gasagem
Produção por hora
Força de fechamento
Painel de comando
Número de caixas na máquina
Sistema de exaustão
5 - 80 litros
Variável de acordo com a capacidade
5000 kg
CLP com interface
01 caixa com dimensões variáveis
Duplo (caixa e cabine)
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Processos de Moldagem e Macharia
Gasadores e Módulos de Gasagem
Utilização: Processo Cold
Box para gasagem de
machos e moldes.
Características:
-permite gasagem e lavagem
com eficiência e rapidez,
- opera com baixo custo para o
processo
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