ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO Disc .: Processos de Fabricação II Prof. Jorge Marques

1. ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃODisc.: Processos de Fabricação IIProf. Jorge Marques Aula 3 Fundição em Areia Verde Referências: CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Vol. II TORRE, J. Manual Prático de Fundição Telecurso 2000. Processos de Fabricação.

2. Síntese genérica do processo de fundição • O modelo tem o formato da peça a ser produzida. • As reentrâncias e furos são feitos com os machos adequadamente posicionados no modelo. • No processo por gravidade, o processo ocorre em caixa de moldagem bipartida na horizontal. Normalmente a caixa inferior recebe a maior parte da peça e a superior (ou tampa) o canal de vazamento do metal líquido, massalotes, machos de reentrâncias superiores e sobressaltos. • Massalote é uma reserva de metal a repor na peça, a fim de se evitar a contração de volume com a solidificação.

3. Fundição em Areia Verde(ou simplesmente Areia) • Processo de vazamento por gravidade, com molde feito em areia de fundição. • A areia recebe adição de argila e água e, de acordo com a necessidade outros elementos. • A mistura umedecida de areia e argila é compactada sobre o molde, numa caixa de moldagem. • A compactação pode ser manual ou mecanizada. • A granulação da areia deve ser fina o suficiente para promover bom acabamento, mas grossa o suficiente par permitir a saída de gases

4. Sequência de Operações da Fundição em Areia Fonte: Chiaverini

5. Sequência de Operações da Fundição Fonte: Chiaverini

6. Fundição em Areia - Modelos • Os modelos têm o formato e o tamanho ligeiramente maior da peça, por causa da dilatação térmica e também sobremetal para usinagens posteriores. • Quando necessário, os modelos contém aberturas para alojamento de machos e massalote. • São produzidos por usinagem de diversos materiais, de acordo com a aplicação e escala de produção: • Madeira • Alumínio • Aço • Material plástico

7. Fundição em Areia - Machos • Os machos também são de areia e são produzidos numa caixa de macho com dimensões ligeiramente menores que o furo ou reentrância desejada. • A caixa de macho pode ser feita de madeira ou metal, por processo de usinagem. Macho Caixa de Macho

8. Caixas de Moldar • São feitas de chapas de aço, com nervuras para suportar as pressões de compactação. • Não possuem fundo: uma face (que fará divisa com a caixa complementar) é apoiada sobre a superfície de modelagem (uma tábua ou bancada) e a outra face recebe a compactação. • Nas extremidades possuem garras para a fixação da parte superior com a inferior.

9. Caixas de Moldar

10. Processo mecanizado

11. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Areia • Composição: areia, argila e água • Deve resistir à pressão e erosão de vazamento • Controle da granulometria: acabamento x saída de gases. • O molde de areia é destruído para a retirada da peça fundida. • A areia é até 98% reutilizada.

12. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Modelo: • Principais materiais usados na sua fabricação: madeira, alumínio, aço, PVC e outros plásticos. • Tem o formato da peça desejada. • Nas dimensões, acrescenta-se a contração térmica e o sobremetal para acabamentos. • É reutilizado diversas veses. • É moldado na caixa inferior

13. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Caixa de macho • É o molde de fabricação de macho. • Bipartido, com união firme por grampos, os moldes são reutilizados diversas vezes. • Material da caixa de macho: madeira, alumínio, aço, etc.

14. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Macho • Elemento que produz furos e reentrâncias na peça fundida. • Feito de areia compactada na caixa de macho. • Deve ter as dimensões inferior à peça acabada: das dimensões da peça, subtrai-se a contração térmica e o sobremetal de acabamento. • É alojado no molde (que contém o alojamento adequado para o encaixe deste)

15. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Massalote (ou alimentador) • Elemento que realimenta as zonas esvaziadas pelas contrações líquida de da mudança de fase • É posicionada do lado oposto ao canal de descida. • É moldado por meio de um “modelo” simples na caixa superior, conectando-se com o molde (caixa inferior).

16. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Massalote • Repõe as zonas esvaziadas pelas contrações (a) Contração no estado líquido; (b) contração na mudança de estado; (c) contração no estado sólido; (d) resulta em peça menor que o molde

17. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Canal de descida (ou canal de vazamento) • Juntamente com o canal de entrada, conduz o metal fundido até o molde. • É moldado por meio de “modelo” simples na caixa superior.

18. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Canal de entrada • Normalmente o canal é aberto com o auxílio de ferramentas manuais para fazer a ligação entre o canal de descida até o molde. • Pode também ser moldado por meio de um complemento no modelo. Mas, neste caso é preciso garantir a precisão de locação do canal de descida.

19. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Caixa de moldagem • É dividida em caixa inferior e caixa superior • Fabricadas em aço, as caixas não possuem tampa nem fundo, só laterais. • Devem resistir às pressões de compactação • A caixa inferior é unida à superior por grampos.

20. Fundição em Areia Verde Elementos da fundição em areia verde • Placa de separação (ou porta modelos) • Têm a função de garantir o alinhamento entre o elemento da caixa inferior (molde) e os elementos da caixa superior (massalote, partes do molde e canal de descida). • Servem também para protegem o molde infeior quando da moldagem do superior.

21. Vantagens da moldagem em areia verde • A moldagem por areia verde é o que exige menos investimento dentre todos os métodos de produção de moldes. • Há menos distorção de formato do que nos métodos que usam areia seca. • As caixas de moldagem estão prontas para a reutilização em curto intervalo de tempo. • Boa estabilidade dimensional. • Menor possibilidade de surgimento de trincas.

22. Desvantagens da areia verde • O controle da areia é mais crítico do que nos outros processos que também usam areia. • Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho. • O acabamento da superfície piora nas peças de maior peso.

23. DIMENSIONAMENTOS Modelos Machos Massalotes

24. Contração no estado sólido Da temperatura de solidificação até a temperatura ambiente as contrações típicas são: Dimensionamento do modelo e do macho

25. Dimensionamento do(s) Massalote(s) O massalote tem a função de reabastecer o molde durante a contração líquida e durante a contração de mudança de fase (solidificação). Para isso o massalote deve: • Ser o último elemento a solidificar • Exercer pressão (coluna líquida) para sobre a peça em formação. • Ter reserva líquida suficiente para abastercer as zonas contraídas.

26. Dimensionamento de MassalotesRequisito Térmico • Módulo de resfriamento: • = Volume • = Área superficial • O módulo de resfriamento do massalote deve ser maior que o módulo de resfriamento da peça. = coeficiente de segurança. Depende dos e formatos materiais da peça e do molde • Tempo de resfriamento: • = constante do material.

27. Dimensionamento de MassalotesRequisito Volumétrico • O volume do massalote deve ser maior ou igual ao volume de metal a ser fornecido para compensação da contração durante a solidificação. Equação Básica ⇒ • = Volume da peça • b = Coeficiente de contração volumétrica • η = Rendimento do massaloteCaso Geral: η = 14%

28. Valores de b para algumas ligas metálicas

29. Número de massalotes • Regra geral: o massalote é capaz de reabastecer bem até uma região 2T distante. Sendo T a espessura/altura da peça.

30. Exercícios Projeto do modelo Contração Sobremetal Machos Massalote