58250308 Fundicao Cera

Cronologia4000 AC - Processo de Fundio por Cera Perdida (modelos perdidos) surge na China, ndia, Egipto, Nigria e Amrica do Sul. 2800 AC - Processos de obteno de Ferro a partir dos seus minrios, por reduo com carvo vegetal, na Mesopotmia. 1000 AC - Incio da idade do Ferro - obteno de ferro forjado. 250 a 100 AC - No perodo Romano a metalurgia do Ferro sofre um grande desenvolvimento a nvel de utilizaes importantes (machados, feramentas, charruas, canalizaes e armamento). 1300 a 1400 - Desenvolvimento de fornos de fuso industrial. Tecnologia de obteno de Ferro Fundido no forno de Cubilote. 1710 - Incio da Revoluo Industrial - o coque substitui o carvo industrial no Alto Forno. Incio de utilizao do Alto Forno na Europa. 1855 - Implantam-se os processos Bessemer, Thomas e Siemens-Martin. Para elaborao do ao a partir da gusa. 1890 - F.Osmond estuda o comportamento do fero a altas temperaturas e define os pontos crticos do Diagrama de Ferro Carbono. 1944 - O alemo Johannes Croning desenvolve e elabora a patente do processo de fundio ShellMolding. Desde 1960 - Desenvolvimento da fabricao por controlo das transformaes para obteno, em especial, de peas fundidas em ao de alta resistncia

Tecnologias da ProduoFundio - DefinioProcesso de enformao no estado lquido, a quente, seguido de solidificao controlada. lquido controlada

Ferros Fundidos Aos Alumnio Materiais que podem ser vazados Cobre Magnsio Zinco Super-ligas Diversas

Ferro Fundido Cinzento, Nodular, Malevel, Ligado resistente ao calor, desgaste e ataque qumico Corrente, Baixa Liga, Alta Liga, Ligado Lato, Bronze, Bronze Duro de Canho,.Bronze Alumnio, Bronze Silicioso

Ligas Nquel, Ligas Cobalto Ligas de Titnio, Ligas para Rolamentos, Ligas Magnticas, Ligas Refractrias

Tecnologias da ProduoClassificao dos Processos de Fundio

Processos de Moldao Destructvel Modelo Permanente Moldao em areia verde Moldao em areia seca Moldao com CO2/Silicato Shell-Molding Caixa Fria Selagem por vcuo Moldao em areia

Processos de Moldao Permanente Moldao por gravidade Moldao sob-presso Moldao sob baixa-presso Moldes Metlicos

Processos de Moldao Destructvel Modelo Destructvel Moldao com modelo evaporvel Moldao em areia

Moldao em cermica Moldao em gesso Moldao em agregado refractrio

Moldao com modelos perdidos Moldao em agregado refractrio

Vazamento com presso de centrifugao Vazamento com presses contra-gravticas Vazamento por compresso mecnica Vazamento contnuo Moldes Metlicos

Fundio Seleco de Processos de FundioFerros Fundidos Moldaes em areia Aos Moldaes com modelos perdidos Alumnio Moldaes cermicas Cobre Moldaes permanentes metlicas Magnsio Moldaes perm. metlicas por injeco Zinco Tecnologias de fundio especiais Super-ligas

Diversas

Processo Convencional de Obteno de Peas de Fundio FixaoMeio Modelo SuperiorCrivo Areia de Moldao Placa de Moldao

Pinos de Centragem Prensos Meio Modelo Inferior Meio Modelo Inferior Pinos de Centragem Caixa de Molda Pinos o dePlaca de Moldao Caixa de Moldao Rgua de Alisamento

Placa de Moldao

Areia de Desmoldao

Compactao manual da Areia

Processo Convencional de Obteno de Peas de FundioPino Centragem Meio Modelo Inferior Furos para Extraco e alinhamento do Modelo Caixa de Moldao Pino de Centragem Furos para Extraco e alinhamento do Modelo Areia de Desmoldao

Caixa de Moldao

Furos para Extraco e alinhamento do Modelo Fixao

Enchimento da Caixa de Moldao Meio Modelo Superior Prensos Canal de Vazamento Bacia de Vazamento

Processo Convencional de Obteno de Peas de FundioMeia Moldao

Canal de Distribuio Ataques Canal de Distribuio Canal de Vazamento

Meio Modelo Sistema Gitagem Sistema Gitagem Modelo Sistema Gitagem Cavidade na Moldao Ataques Bacia Vazamento Canal Vazamento

Preciso das peas de fundio

Produo de modelos e caixas de machos Produo do molde da moldao Seleco dos materiais das moldaes Localizao da linha de apartao Vazamento de metal Contraco das peas vazadas Acabamento das peas

Processos de fundio com moldaes perdidascom aglomerantes com aglomerantesinorgnicos orgnicos

sem aglomerantes sem aglomerantes

moldaes em gesso moldaes em material cermico com modelos perdidos

Processos de fundio com moldaes perdidas

Areia de Fundio = Areia [+ Aglomerante] + Aditivos [+ gua] 4 Areia de Fundio = Areia [+ Aglomerante] + Aditivos [+ gua]1 Slica (Quartzo) Olivina Zircnio (*) Chamote 2 Argila Silicatos Resinas leos Cimento Portland Outros 3 3 P de carvo Grafite Pez Fuel oil Serradura, outros

1

Definio/Funo Definio/Funo

Material desagregado, sem coeso, constitudo por gros refractrios Adeso Coeso Moldabilidade

2

4

Envolver e aderir os gros, ligando-os entre si, de modo a conferir-lhes, aps compactao, secagem e/ou reaco qumica, as caractersticas necessrias ao processo de moldao e vazamento

Melhora ou corrige o comportamento da mistura: Inibe reaces moldao/macho com o metal fundido Amortece a dilatao Estabiliza a humidade Melhora o aspecto superficial das peas Promove a colapsilidade (mold./macho) Melhora a resistncia (mold/macho)

(*) Areias naturais/Sintecticas


Propriedades exigidas s areias de base


Propriedades exigidas s areias de basesEstabilidade trmica e dimensional a temperaturas elevadas


Propriedades exigidas s areias de baseEstabilidade trmica e dimensional a temperaturas elevadas

Distribuio de forma e tamanho de partculas adequado.


Propriedades exigidas s areias de baseEstabilidade trmica e dimensional a temperaturas elevadas


No apresentar reactividade qumica com o metal fundido


Propriedades exigidas s areias de baseEstabilidade trmica e dimensional a temperaturas elevadas No apresentar uma molhabilidade fcil com o metal em fuso.






Estar livre de substncias de partculas de baixo ponto de fuso.







Estar livre de produtos que gerem gases s altas temperaturas envolvidas


Propriedades exigidas s areias de baseEstabilidade trmica e dimensional a temperaturas elevadas No apresentar uma molhabilidade fcil com o metal em fuso. Estarem disponveis a factores de custo baixo.




Estar livre de produtos que gerem gases s altas tempoeraturas envolvidas





Apresentarem uma composio uniforme.


Estar livre de produtos que gerem gases s altas tempoeraturas envolvidas





Apresentarem uma composio uniforme.


Estar livre de produtos que gerem gases s altas temperaturas envolvidas

Terem compatibilidade com os aglomerantes.


Propriedades e caractersticas das areias de moldao

RefractariedadeCapacidade da areia para suportar a temperatura de vazamento sem fundir, nem amolecer.

R=f(tipo, grau de pureza, granulometria e forma da areia, teor de aglomerante)

PermeabilidadeCapacidade que a areia possui em deixar atravessar, pelos seus poros, os gases.Influncia da granulometria da areia na permeabilidade

P=f(tipo, granulometria e forma da areia, teor de aglomerante, preparao da mistura)

DilataoCaracterstica que a areia possui de se expandir com o aumento da temperatura.D=f(tipo, granulometria, forma do gro)Representao grfica da dilatao de areias de moldao seleccionadas

Tecnologia Mecnica - Demgi


Propriedades e caractersticas das areias de moldao

Resistncia mecnica MoldabilidadePlasticidade suficiente para adquirir a forma do modelo.M=f(Teor e Homogeneidade da mistura, Tempo de vida)

Resistncia oferecida pelos pontos de contacto ligados pelo aglomerante.R = f(tamanho, forma e distribuio do gro, tipo e teor aglomerante, densidade)

Influncia dos pontos de ligao do aglomerante na resistncia

Acabamento superficial das peasA = f(tamanho e distribuio de gro, refractariedade, condies de vazamento)Influncia da granulometria na rugosidade superficial da pea vazada

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao em areia verde Preparao da areia de moldao Argila Aditivos gua

Mistura

Slica

Desintegrao

Areia fundio velha

Desmoldao Triturao Separao Crivagem Dosagem

Areia de Fundio

Secagem Moagem Crivagem Dosagem

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao em areia verde Preparao das moldaes em areia 1 . Colocao da areia

2 . Compactao Mecnica MecnicaTipos de compactao mecnica da areia de moldao

Manual Manual

Processo de insuflao seguido de compactao

Compactao da areia por impulso de ar sobre presso (+GF+)

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao com crcea Processo utilizado no fabrico de peas de grandes dimenses e que apresentam formas de revoluo ou perfis paralelos.

Construo de uma moldao utilizando crcea e acrescentos crcea.

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao Silicato de Sdio /CO21 . Mistura Areia de Fundio = Slica + Silicato de Sdio + Aditivos Areia de Fundio = Slica + Silicato de Sdio + Aditivos 2 . CompactaoMtodos de insuflao de CO2 nas areias aglomeradas de Silicato de Sdio

3 . Insuflao de CO2

a) Sonda tubular b) Cmpanula c) Tampa superior d) Atravs do modelo e) Aps vcuo

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao Silicato de Sdio / CO2 Vantagens Matrias primas vulgares e econmicas Aglomerantes no txicos. O sistema no contamina as ligas vazadas. Reduzida libertao gasosa. Minimizao dos defeitos de expanso da areia e os seus problemas de fissurao. Aglomerante compatvel com todas as areias de base, e com areia verde. Controlo apertado das variveis do processo Resistncia da areia aglom. deteriora-se com a humidade. Fraca colapsibilidade Reduo da refractariedade da areia de fundio reciclada

Desvantagens

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao Silicato de Sdio / CO2 Capacidades Aplicvel a diferentes tipos de ligas incluindo as ligas de Al, Cu e os metais ferrosos. Utilizado para peas de grandes seces (25- 50 Kg). Utilizado para peas nicas ou para pequenas sries. Taxa de produo mais lenta do que as moldaes em areia. Espessura mnima de 5 mm. Detalhes nem sempre bem definidos. Possibilidade de obteno de furos de 6 mm de dimetro. Possibilidade de requerer a operao de maquinagem

Processos de fundio com areia e com aglomerantes inorgnicos Processos de moldao Silicato de Sdio / CO2

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell MouldingAcelerador Hexametiltetramina Slica Zircnia Olivina Areia Areia de Fundio Aglomerante Resinas de base Fenlica Resinas de base de Ureia Resinas de base Melamina base de Petrleo Agente humidificador

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding - Processo convencional Sequncia de Operaes 1. Elaborao de um modelometlico e fixao deste a uma placa metlica placa-molde. 3. Fixao a uma caixa basculante contendo areia pr-revestida com resina. 5. Nova rotao de 180. Queda da areia no polimerizada. 7. Repetir para a outra meia moldao. 2. Revestimento com desmoldante e aquecimento entre 150 C e 300C. 4. Rotao de 180. Formao da carapaa. 6. Homogeneizao da carapaa. Estufa aquecida entre 250 C a 600 C.

8. Unio das duas meias moldaes e vazamento do metal, normalmente sob aco da gravidade. 9. Extraco e acabamento final das peas.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding Propriedades das Moldaes Shell Moulding Moulding

Resistncia ao calor

Resistncia eroso durante o vazamento

Propriedades trmicas

Resistncia mecnica

Capacidade calorfica da carapaa Condutibilidade trmica da carapaa Coeficiente de transmisso de calor da carapaa para o meio envolvente

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding - Processo sob vcuo

A carapaa imersa num material de reforo granular. Durante o vazamento e fase de arrefecimento feito vcuo atravs da base da moldao.

Principais vantagensCarapaas de Shell Moulding na vertical para vazamento sob vcuo

Reduo da possibilidade de colapso da parede da carapaa. Reduo da necessidade de arrefecimento do material da moldao Controlo do meio ambiente e reduo da formao de chamas por combusto dos gases libertados pelas resinas quando aquecidas.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding - Processo CLAS

Aplica o conceito de vazamento por vcuo gerando foras de vazamento contra as da gravidade. Colocao da carapaa de Shell Moulding numa cmara de vcuo com um canal de enchimento imerso no metal em fuso.

Principais vantagens Melhoria da sanidade e qualidade metalrgica das peas face ao processo convencional. Controlo do meio ambiente (libertao de fumos) e reduo da formao de chamas por combusto dos gases libertados pelas resinas quando aquecidas. Peas vazadas isentas de bolhas provenientes da reteno de gases.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding Vantagens Maior preciso dimensional, Menor rugosidade superficial das peas vazadas, Maior rapidez de fabrico e mo de obra menos especializada, Moldaes leves e fceis de transportar, Reduo do volume das areias de moldao utilizadas e oficinas muito mais limpas, Exige menos espao, quer para o fabrico das moldaes, quer para o seu armazenamento, Possib. de armazenamento das carapaas Processo mais econmico, que os em areia verde, para a produo em srie de peas complexas. Custo mais elevado das areias prrevestidas com resina, em relao s areias verdes, Custo mais elevado das placas-modelo, exigindo sries maiores embora muito menores que na moldao em coquilha. Limitao a peas de tamanho pequeno a mdio, aconselhvel at cerca de 15 Kg, Areias no reciclveis econmicamente.

Desvantagens

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding Capacidades Gama de ligas metlicas - todos os tipos de metais e suas ligas, Gama de dimenses e pesos - peas desde algumas gramas at centenas de quilos, a maioria da produo incide na faixa 0.5 a 15 Kg, Volume de produo e tempos - Normalmente para o fabrico de peas em srie, produo de carapaas pode ser muito rpida, Capacidade de obter espessuras mnimas - com ligas de grande fluidez podem ser obtidas espessuras da ordem dos 1.9 a 2.3 mm ( 1 mm processo CLAS), Rplica de detalhes - superior obtida nos processos em areia verde mas inferior obtida nos processos de moldao cermica, Acabamento superficial permite obter rugosidade superficial da ordem dos 3,2 m (areia verde a rugosidade 12,5 m) Furos obtidos por vazamento - dimetros mnimos de 3 mm, Preciso dimensional - funo das dimenses lineares das peas vazadas.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Shell Moulding Exemplos de peas produzidas

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao por presa a frio Processo de presa a frio A areia, o aglomerante e o agente de cura so misturados antes de serem calcados sobre os modelos ou nas caixas de machos. O processo de reaco para presa tem incio imediato, com o tempo de cura a depender do tipo e da quantidade do agente de cura. Processo de caixa fria A areia, o aglomerante so misturados numa primeira fase. Depois so encalcados para formar a moldao ou macho, antes do agente de cura ser introduzido sob a forma de um gs ou vapor. Processo de caixa quente A principal diferena em relao aos dois processos anteriores a necessidade da aplicao de calor para o processo de cura do macho.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao por presa a frioFurnicos Fenlicos Fenlicos curados por Ester Alkyd Uretano Sistema Fenlico Uretano Sistema Poliol-Uretano

Aglomerantes

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos

Processos de moldao por caixa fria

Sistema de Caixa fria Fenlico Uretano Processo SO2 Processo Epoxi-SO2 Processo de cura por radicais livres Processo de cura por Ester Fenol Processo CO2-Poliacrlico Prtpocesso RedsetO Sistema CFFU recomendado para produo tanto de blocos e cabeotes como para a fundio peas automobilsticas em ferro fundido em geral

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao por caixa quente EXEMPLOS de peas Ferramentas de mquinas Equipamentos mecnicosMachos obtidos pelo processo de caixa quenteCaixa aquecidaMisturas a frio de lcool furfurlico

Caixa quente

Resinas utilizadas

Base lcool furfurlico e/ou Fenol +Ureia+Formaldedo

Agente de cura Temperatura Processo

Catalizador cido T[220,245]C Mistura hmida introduzida por sopragem numa caixa de machos aquecida

Sais de Cobre dissolvidos em cidos sulfnicos aromticos T[150,220]C Alternativa ao processo de caixa quente, melhor com menos aglomerante

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao por presa a frio, de caixa fria e de caixa quente Capacidades e Limitaes Gama de ligas metlicas vasta gama incluindo ligas de Al e Cu, Ferros fundidos e Aos, Gama de dimenses e pesos das peas mdias e grandes; machos produzidos em grandes sries, Tempo de produo semelhantes ou superiores aos do processo de Silicato de Sdio-CO2, Capacidade de obter espessuras mnimas uma seco mnima de 5 mm aceitvel, Rplica de detalhes sendo um processo em areia, a expectativa no dever ser elevada, Acabamento superficial rugosidade superficial entre 6 a 25 m, Furos obtidos por vazamento - mnimo igual ou superior a 6 mm, Preciso dimensional - processos de maquinagem continuam a ser requeridos.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Cosworth Processo de moldao em areia de alta preciso, com vazamento sob baixa presso.

Tcnicas de preparao das moldaesProduo das moldaes e machos recorrendo a mquinas automticas de projeco de areia ( Zircnia ), aglomerada por insuflao de SO2 , em caixas metlicas.

Fabrico do modelo ( resina ) e caixa de machos

Vazamento do metal em atmosfera protegida, o metal aspirado por vcuo pela parte de baixo da moldao.

Montagem dos machos na moldao Inferior

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Cosworth Caractersticas Sistema de gitagem de vazamento e de alimentao O metal entra na moldao por baixo atravs de canais que ligam a cavidade demoldao aos canais de distribuio do forno O enchimento da moldao controlado por bombas de vcuo As moldaes no necessitam de alimentadores

Preparao das moldaes normal com presa a frio mas sem caixa(aro metlico externo)

No necessrio revestir a cavidade interna da moldao com uma pintura refractria

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao Cosworth Capacidades e limitaes Gama de ligas metlicas ligas de Al (inicial) e ligas metlicas ferrosas e no ferrosas, Gama de dimenses e pesos das peas de 0,2 a 55 kg para peas em Al, Tempo de produo no so superiores aos tempos habituais para processos com resinas, Capacidade de obter espessuras mnimas da ordem dos 4 mm (mas podem ser inferiores), Furos obtidos por vazamento - mnimo da ordem dos 6 mm, Acabamento superficial melhores que nos processos convencionais em areia, mas no atingem a qualidade obtida pela cera perdida; a rugosidade varia de 3 a 6 m, Preciso dimensional funo das dimenses das peas vazadas.

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos

Processos de moldao Cosworth Aplicaes

Indstrias aeroespacial e de defesa

ex: caixas de engrenagens de transmisso acentos de msseis Indstria automvel

ex:Motores em ligas de Alumnio

Processos de fundio de preciso com areia e aglomerantes orgnicos Processos de moldao ColShell Processos de moldao Zeus Cosworth Moldaes a frio Shell Moulding Ligas de Alumnio ZircniaPreciso Seco mnima

ColdShellA forma do molde da pea obtida por uma mistura de areia que endurece em contacto com o modelo sem calor. Faz-se insuflao de um gs de reaco para se obter presa rpida por reaco qumica a frio. As placas molde podem ser de madeira ou resina.

SlicaEconomia Seco fina

Zeus

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPC

Mtodo de fundio sem cavidade, com modelo de espuma de PS envolvido por uma areia no aglomerada. O modelo deixado na moldao em areia decomposto pelo metal fundido. O metal substitui as espuma do modelo reproduzindo exactamente todas as formas deste.

Factores chave no controlo do processo

Modelo Modelo

Qualidade superficial Fuso Estabilidade dimensional Densidade da espuma

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPC Etapas do processo - EPC

Colagem dos modelos

1. 2. 3. 4.

Confeco dos modelos indiuviduais. Ligao dos modelos ao sistema de enchimento, formando rvore. Revestimento com lquido refractrio e secagem Introduo de uma camada de areia na caixa de moldao; Colocao da rvore na caixa; Introduo e compactao, por vibrao, da areia no aglomerada. Vazamento do metal fundido;Vaporizao do modelo de espuma substituindo com preciso todos os seus pormenores. Separao da areia solta das peas vazadas; Acabamento final e controlo dimensional

Bacia de enchimento

5.

25 75 mm

6.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPCProduo do modelo PS expandido(1)Enchimento a) Introduo do PS pr-expandido atravs de ar comprimido num molde metlico. b) Compactao utilizando um mbolo pneumtico. Fuso c) Aquecimentodo sistema, pela passagem de vapor atravs do material, para formao do modelo de espuma. Arrefecimento d) Normalmente efectuado por vaporizao de gua na parte exterior no molde, para manter a geometria dimensional aps ejeco. Ejeco e) Abertura da prensa e ejeco pneumtica ou mecnica do modelo.(1) Para reduzir a densidade do PS [640 Kg/m3] necessrio efectuar, antes da produo do modelo propriamente dito, um processo de pr-expanso [16-27 kg/m3]

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPCMontagem do modeloA montagem efectuada por colagem dos modelos numa rvore. As colas so especiais para o processo e realizam-se a quente T[120,130]C.

Revestimento do modeloObjectivos Fornece uma barreira entre a superfcie lisa do modelo e a superfcie rugosa da areia. Permite uma permeabilidade controlada. Os gases produzidos pela vaporizao da espuma escapam-se, atravs do revestimento, para a areia, afastando-os do metal da pea. Constituio Refractrio Base(2)

Slica refractrio preferido: Baixo preo / Excelente coeficiente de transmisso de calor. Zircnia e Olivia No so os mais comuns.

+

gua mais utilizada

(2) - A escolha da base do revestimento limitada compatibiladde com a espuma.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPCRevestimento do modeloModo de Aplicao

Processo Dim. Modelo Grandes dimenses Peq. e mdia dimenso Secagem Natural Ar livre (t=24 horas)

Imerso

Pulverizao

Pintura

Escoamento

Micro-ondas para aplicaes de grande produtividade

Forada - Estufa (T[50,65]C;t [2,6]horas)

Areia moldaoSlica (mais utilizada); Forma:gro quase esfrico a esfrico; Granulometria: diferentes para diferentes aplicaes.

(2) - A escolha da base do revestimento limitada compatibiladde com a espuma.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPC

Principais vantagens Inexistncia de linha de apartao e de machos.

Processo econmico e fcil de realizar e controlar. Necessrio menos areia e a sua reutilizao no necessita de reciclagem. Simplificao dos processos de limpeza das peas vazadas. Aumento do rendimento da fundio com arranjo tridimensional dos modelos. Reduo de mo-de-obra, e sua especializao. Produo variada de peas de forma contnua.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPC Capacidades Gama de ligas metlicas Ligas de Al, ferros fundidos, aos ao carbono resistentes ao desgaste e ao calor Gama de dimenses e pesos das peas Produo em srie pesos de 0,5 a 25 kg; Produo de pea unica pesos at s toneladas. Tempo de produo Verstil, desde uma pea nica a milhes de peas. Capacidade de obter espessuras mnimas seces de 3,5 mm podem ser vazadas por este processo. Furos obtidos por vazamento Furos de 3 mm de dimetro podem ser obtidos. Acabamento superficial Funo da qualidade superficial do modelo e da camada de revestimento refractrio. Rugosidade entre [ 6.3, 25] m. Preciso dimensional Maior preciso que no processo de areia verde. Maquinagem ainda necessria para dimenses mais crticas.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Processo de fundio por evaporao de modelos PS - EPCExemplo de peas obtidas

Peas vazadas em Alumnio para a indstria automvel: Tubeiras de admisso, permutadores de calor, cabeas de motor e blocos.

Ferro fundido: Bielas, discos de travagem, tubeiras de escape, caixas de diferencias.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Moldao em vcuo ou processo - VA areia no aglomerada posicionada entre duas folhas de plstico finas e mantida no lugar por aplicao de vcuo.

Exemplo de peas obtidas Inicialmente: peas chatas. Hoje em dia: Corpos para vvulas, peas para mquinas ferramentas, mquinas textis e mquinas de impresso.Unidade de moldao em Vaco maior do mundo Switch & Manufacturing Co., Carlisle, Pennsylvania.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomeradaBacia de vazamento

Moldao em vcuo ou processo - VSequncia de operaes1. 2. 3. Construo do modelo sobre uma placa molde oca com pequenos furos para ventilao. Colocao, sobre o modelo e sistema de gitagem, de um filme de plstico fino aquecido e esticado. Aplicao de vcuo placa-molde que, por suco atravs dos furos de ventilao, aperta firmente o filme contra o modelo. Colocao de uma caixa de moldao, de paredes ocas, contendo uma ligao ao vcuo, sobre a placa molde. Colocao da areia e sua compactao. Remoo da areia em excesso e moldao da bacia de vazamento. Outro filme de plstico colocado no topo da areia e aplicado vcuo caixa de moldao. Obteno de uma moldao extremamente densa e dura. Remoo da placa molde por extino do vcuo exercido sobre esta. Vazamento do metal mantendo o vcuo Remoo da pea por extino do vcuo.

4. 5. 6. 7.

8. 9.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Moldao em vcuo ou processo - V Vantagens Inexistncia de aglomerantes: reduz a produo de fumos e poeiras.

Desnecessrias mquinas de mistura e moldao de areia. Simplificao das mquinas de abatimento e recuperao de areia. Modelos iguais aos da moldao em areia verde, com excepo dos furos de ventilao que so colocados rigorosamente volta do modelo para adeso do filme plstico. Desgaste do modelo reduzido pois a areia nunca contacta com a sua superfcie. Fluidez melhorada muitas vezes devido vaporizao do filme com um gs redutor. Desvantagens O processo no normalmente utilizado em grandes sries. Velocidade de solidificao do metal vazado menor, por as moldaes conterem uma certa humidade.

Processos de fundio de preciso com areia no aglomerada Moldao em vcuo ou processo - V Capacidades Gama de ligas metlicas Ligas de Alumnio e Cobre, ferros fundidos e aos. Gama de dimenses e pesos das peas Produo em srie: pesos [100, 2500]kg; Peas com superfcies grandes e profundidades baixas. Tempo de produo Produo normal: 5 a 10 moldaes por hora. Produo automtica: 50 a 60 moldaes por hora. Capacidade de obter espessuras mnimas Seces de 3,0 mm podem ser vazadas por este processo. Rplica de detalhes Permite obter detalhes de forma geomtrica. Acabamento superficial Boa qualidade superficial: [ 3.2, 12.5] m. Preciso dimensional Maior preciso que no processo de areia verde ou com aglomerantes de presa a frio.

Processo de fundio de preciso com moldaes em gesso

Produo peas vazadas de ligas metlicas no ferrosas, ligas de Alumnio, com superfcies lisas, de detalhes finos.

Variantes do processo

Ex: peas obtidas

Processo convencional Moldao com gesso em espuma Processo Antioch

Rotores de ps para bombas Turbinas para a indstria aeroespacial Componentes para fuselagens de avies Instrumentos cientficos...

Processo de fundio de preciso com moldaes em gesso

Processo convencional1. Preparao da pasta. Pasta=gesso de Paris + gua. Vazamento da pasta sobre o modelo metlico. 2. Obteno de presa ao ar 3. Remoo de gua livre por permanncia em estufa a temperatura controlada. 4. Vazamento da liga metlica no interior do molde Vazamento sob vcuo Vazamento assistido por presso3 gua 4

Etapas do processoPasta1 Modelo permanente T=160C 2 t

Diferenas em relao ao processo convencional

Moldao com gesso em espuma1. Preparao da pasta. Gesso em espuma= Gesso+ gua + Ar Vazamento da pasta sobre o modelo de borracha

Processo Antioch2. Obteno de presa Moldaes em autoclave, sob presso e temperatura do vapor de gua

Tecnologias de ProduoProcesso de fundio de preciso com moldaes em gesso Moldaes Material Gesso hidratado em diferentes percentagens.

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Introduo de gua e aquecimento temperatura moderada Modelos Consistncia Rgidos (permanentes) [placas-molde de madeira, plstico, metal] Flexveis [gesso em espuma - poliuretano flexvel] Desmoldante leo ou cera

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Tecnologias de Fundio Tecnologias de ProduoProcessos de fundio de preciso com moldaes em gesso

Engas C. Romo / O. Contente ------------------------------------------

Vantagens Capacidade complexas de produzir formas

Desvantagens

Possibilidade de vazar seces finas Excelente rplica dos detalhes dos modelos. Produo de peas vazadas de grande preciso dimensional. Peas com superficial. bom acabamento

Baixa produo devido aos lentos processos de execuo. Baixa permeabilidade do metal de moldao. Propriedades metalrgicas diferentes devido ao processo de solidificao lento. Materiais reciclveis. de moldao no

Reduo de tenses residuais e de distores.

-----------------------------------------------------Tecnologia Mecnica - Demgi

Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com moldaes em gesso Capacidades

-----------------------------------------Engas C. Romo / O. Contente

Gama de ligas metlicas Ligas de Al predominantemente; Ligas de Mg e Zn; Gama de dimenses e pesos das peas pesos, correntemente: de 50 g a 10 kg; peso mximo : 50 kg. Tempo de produo Mais curtos que os necessrio para o processo de cera perdida ou fundio injectada.Processo indicado para pequenas produes. Capacidade de obter espessuras mnimas seces podem ir at aos 0,25 mm mas normalmente so da ordem: 1,5 mm ligas de Zn, 1,75 mm ligas de Al e 2,25 mm ligas de Cu. Rplica de detalhes Permite obter detalhes de forma devido fluidez do material de moldao em contacto com os modelos. Furos obtidos por vazamento No so recomendveis inferiores a 6 mm: fragilidade dos materiais de moldao. Podem ir at 0,5 a 1,5 mm quando de maior preciso. Acabamento superficial Bom para ligas de mdio ponto de fusao: [ 0.8, 3.2] m. Preciso dimensional Funo da liga vazada e das dimenses lineares da pea: [0.175, 0.625] mm


Tecnologias de Produo Tecnologias de Fundio


Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo Shaw Tcnica de construo de moldaes que utiliza como material de moldao agregados refractrios aglomerados.

Moldaes

Precisas Inertes Rgidas




Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo de moldao ShawConstituio da massa cermica refractria

Massa cermica

Gros finos de material refractrio Ao Mulite (Alumino Silicato) Zircnia

Aglomerante Agente de gelificao Slica

% I.F.Silicato Etilo (lquido)

Hidrto de Amnia + Hidrato Silicato Etilo




Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo de Moldao ShawConstituio de uma pr-forma de moldao (b) a partir do modelo de pr-formao (a). Vazamento da massa cermica refractria na caixa de moldao entre uma pr-forma e um modelo de preciso (c). Gelificao do material da moldao passado um curto intervalo de tempo. Separao do modelo de preciso da meia moldao (d).

Sequncia de operaes




Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo ShawAcabamento superficial fino.

Sequncia de operaes

Produo de peq. fissuras internas.

Incndio da massa de moldao para queima e remoo de matrias orgnicas e do lcool nela contido. Introduo da moldao num forno para retirar ltimas matrias combustveis da massa e para produzir uma estrutura slida, rgida, inerte e precisa. Montagem da moldao cermica numa caixa com areia. Vazamento do metal fundido no interior da moldao cermica

SinterizaoT 1000C

Fundio




Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo Shaw Vantagens Facilidade de extraco dos modelos de preciso aps gelificao. Estabilidade dimensional durante as diferentes fases de construo da moldao (reproduo de detalhes). Resistncia mecnica da moldao final (retirada do aro externo de moldao). Boa resistncia aos choques trmicos (vazamento do metal em moldaes frias). Boa permeabilidade ao ar (no materiais combustveis para gerar gases). Facilidade de extraco das peas vazadas (colapsilidade da moldao).

Desvantagens No recomendada a reciclagem da moldao por motivos econmicos. Devem ser observadas condies de segurana contra exploses e contra inalao de gases.




Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo Shaw Capacidades Gama de ligas metlicas Metais ferrosos principalmente: aos de baixo carbono, inoxidveis e de liga para ferramentas; Outros: ligas de Al, Cu e Berlio. Gama de dimenses e pesos das peas Superiores s obtidas em cera perdida em moldaes cermicas. Podem ir at s toneladas (bases de ferramentas). Tempo de produo Pequenas sries (tempo de moldao grande). Automtizao: 15 peas/hora. Capacidade de obter espessuras mnimas Em geral produzem-se espessuras grandes. Com procedimentos especiais as espessuras mnimas vo at aos 1,5 mm. Acabamento superficial Afectado por: grau de refractariedade, temperaturas do metal e da moldao, reaces entre metal e material da moldao e tamanho de gro dos ps. Podem obter-se rugosidades inferiores a 3.2 m. Preciso dimensional Funo da liga vazada e das dimenses lineares da pea. Quanto maiores as peas maior a tolerncia apresentada.




Processos de fundio de preciso com moldaes em material cermico Processo Shaw Peas obtidas Peas vazadas em : ligas de aoFerramentas e matrizes para extruso, forjamento, fundio injectada, injeco de plstico e produo de vidro; Compresso de compsitos. Componentes de preciso para equipamentos mecnicos: Indstria aeronutica e aeroespacial

CaractersticasAcabamento superficial excelente Composio metalrgica integra.


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos


Moldao por Cera Perdida- Lost Wax Process - Investment Casting Process Na construo das moldaes so aplicadas camadas de uma pasta refractria que vo envolver um modelo perdido, normalmente feito em cera. As camadas cermicas so posteriormente endurecidas para se obter a moldao perdida.

Moldao em casca cermica

VARIANTES

Construda por camadas sobrepostas. Tcnica predominante para aplicaes em engenharia de preciso.

Moldao em bloco cermico Moldao slida. Tcnica mais utilizada para a produo de prteses dentrias, estaturia e joalharia, algumas aplicaes em engenharia ( ligas no ferrosas )


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por CeraPerdida - Moldao em Casca Cermica ETAPAS


Injeco da cera nos moldes metlicos para elaborao dos modelos.

Fabrico da arvore de modelos perdidos.

Revestimento primrio c/ lama refractria de granul. fina.

Revest. secundrio com material refractrio. Casca cermica auto-resistente.

Eliminao da cera atravs de presso e calor.

Cozimento do molde cermico a alta temp. para completar o processo de presa.

Preenchimento do molde cermico com metal.

Remoo do material refractrio.

Separao das peas da rvore por corte.

Operao de lixamento do canal de ataque

Inspeco visual, dimensional e metalogrfica das peas.

Produto pronto para ser enviado ao cliente.

Nota: Cavidades internas das peas so obtidas por machos.


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por Cera Perdida - Moldao em Bloco Cermico ETAPAS


1- Construo do molde a partir do modelo mestre elaborado pelo escultor.

2- Elaborao dos modelo em cera perdida.

4-Vazamento do revestimento refractrio de pasta cermica. Construo da moldao em bloco cermico. 3- Revestimento primrio com lama refractria de granulometria muito fina. Pulverizao com partculas refractrias de maior dimenso. Nota: Cavidades internas das peas so obtidas por machos. -----------------------------------------------------Tecnologia Mecnica - Demgi

Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por cera perdida - Moldao em Bloco Cermico


5- Destruio do modelo em cera. Introduo do molde refractrio num forno.Cozimento do molde. 7- Operaes de acabamento.

6- Vazamento do metal lquido.

7- Abatimento da moldao. corte dos gitos.

Nota: Cavidades internas das peas so obtidas por machos.


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por Cera Perdida


Modelos Perdidos

Condies a que deve satisfazer o material dos modelos: 1.2. 3. 4. 5. fundir a uma temp. relativamente baixa sem deixar resduos na moldao; no deve atacar nem o material das moldaes onde o modelo feito nem o das moldaes a que vai dar origem; temp. a que for manipulado deve ter resistncia mecnica suficiente para no se deformar e uma dureza tal que no seja facilmente riscado; deve encher rapidamente a moldao onde injectado; ter um pequeno coeficiente de contraco.


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por Cera Perdida


Modelos PerdidosConstituio:Naturais Polmeros ( ex: PE, Nylon, Celulose Etlica )

Cera(s)Sintticas

+

Aditivos

Resinas ( ex: leo de crude, res. pinheiro ) Ps inertes ( ex: PS c/ cido Isoftlico,Bisfenol ) Outros ( ex: gua, antioxidantes, corantes )

Funo: melhorar as reas em que as ceras so deficientes (resistncia, rigidez, tenacidade, controlo dimensional)


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por Cera PerdidaEtapas do processo cera perdida


Critrios de seleco das ceras Ponto de amolecimento, gama de arrefecimento, propriedades reolgicas, capacidade para duplicao de detalhes, superfcie, tempo de produo total. Poder lubrificante, resistncia, rigidez, dureza, tenacidade, estabilidade e soldabilidade. Expanso/contraco trmica, contraco por solidificao, tendncia cavitao, distoro e estabilidade. Resistncia, tenacidade, resistncia aos aglomerantes e solventes. Ponto de amolecimento, viscosidade, expanso e difuso trmica, contedo em cinzas. Custo, disponibilidade, facilidade de reciclagem, toxidade e factores ambientais.-----------------------------------------------------Tecnologia Mecnica - Demgi

Injeco

Remoo, Manuseamento e Montagem

Controlo dimensional

Construo da moldao Remoo do modelo de cera da moldao e cozedura do material cermico Diversos

Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Moldao por Cera Perdida- Moldao em carapaa


Revestimentos RefractriosConstituio:Ps de Slica Slica coloidal

Refract.

Ps de Zircnia Alumina Silicatos de Alumina

+

Aglom.

Silicato de etilo

+ Silicato de sdio liquidoOutros

(Liq.)


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Fundio por Cera Perdida Capacidades e limitaes


Gama de ligas metlicas qualquer liga pode ser vazada, incluindo as que so impossveis de forjamento ou demasiado dificeis de maquinar. Gama de dimenses e pesos das peas tm vindo a aumentar: peas de ferro c/ 300 Kg e ligas de Al c/ 1000 mm. Tempo de produo Processo moroso e exigente na obteno dos modelos. Capacidade de obter espessuras mnimas Dependem da liga. Conseguem-se obter espessuras de 2 dcimos de mlimetro, embora no se deva descer abaixo dos 1.5 mm (inferiores s obtidas pelo processo Shell Moulding). Rplica de detalhes Grande fidelidade na reproduo de detalhes. Furos obtidos por vazamento min=1 mm (comprimento do furo no muito longo) Acabamento superficial Dependente da liga metlica e do processo de reproduo das superfcies, rugosidade superficial de 3.2 m facilmente atingvel. Preciso dimensional tol ( dimenses lineares ) = +/- 0.125 mm/25 mm, em ligas de baixo ponto fuso pode atingir-se +/- 0.05 mm/25 mm.-----------------------------------------------------Tecnologia Mecnica - Demgi

Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Fundio por Cera Perdida Principais vantagens Flexibilidade de forma


Aplicaes Indstias: aeroespacial aeronatica automvel agrcola materiais txtil armamento computadores e electrnica s prteses mdicas joalharia e estaturia

Tolernicas dimensionais apertadas Grande produtividade Elevado rigor dimensional Bom acabamento superficial Grande utilizados Inexistncia de linhas de partio Espessuras mnimas inferiores obtidas por Shell Molding variedade de


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Fundio por Cera Perdida Exemplos de peas produzidas



Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Fundio por Cera Perdida - Processos contra gravidade Processo CLA


Processo CLV

1. Casca cermica aquecida colocada dentro de uma cmara protegida da atmosfera. Coluna de enchimento com sada na base da cmara. 3. Descida na direco do forno de forma a que o bocal da coluna de descida fique imerso. 4. Realizao de vcuo dentro da cmara.

1. Colocar cmara selada c/ moldao cermica acima da cmara de vcuo que contem o forno. 2. Ligao das duas cmaras. 3. Fuso do metal sob vcuo. Enchimento das cmaras com gs rgon. Abertura da vlvula de ligao. 4. Subida do forno. 5. Aplicao de vcuo na cmara que contm a moldao.


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio de preciso com modelos perdidos Fundio por Cera Perdida contra gravidadeVantagens e Desvantagens Ex: Aplicaes Processo CLA


Melhor qualidade metalrgica e maiorsanidade das peas vazadas Obteno de peas de paredes mais finas e de maior preciso Dimenses e pesos das peas podem estar condicionados s dimenses e resistncia das cmaras seladas dos equipamentos Melhores acabamentos superficiais Mais dispendioso

Indstria automobilstica: partes de transmisso mecnica cmaras de pr-combusto para diesel sistemas de direco Indstrias aeronatica e aeroespacial: asas de msseis, cmaras de bombas, peas estruturais. Processo CLV mais utilizado para o processamento de superligas: cmaras de combusto, ps de turbinas de motores a jacto, suportes de reactores,....


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio com moldaes permanentes Fundio em coquilha metlica


Moldaes permanentes/Moldaes em areiaVantagens Maior velocidade de produo. Economia de espaona oficina e de mode-obra. Oficinas mais limpas. Maior rigor dimensional. Menor rugosidade das peas obtidas. Peas mais bem definidas (arestas vivas). Peas com melhor qualidade e uniformidade. Economia no metal vazado. Peas no sujeitas a defeitos caractersticos da areia: casco, incluses de areia, etc. Desvantagens

Maior custo inicial da moldao (prod. srie) Maior custo de equipamento (fundio injectada) Tempo anterior ao incio de produo das primeiras peas muito grande (produo moldaes metlicas) S utilizvel para ligas de baixo ponto de fuso. Peso e dimenses das peas limitados (fundio injectada e de centrifugao)


Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio com moldaes destrutveis



Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio com moldaes permanentes Fundio em coquilha metlicaClassificao quanto ao processo de enchimento


Variantes

Fundio por gravidade

Peso do metal vazado e coluna lquida

Fundio por presso Por centrifugao Sob presso (Fundio injectada)

Ligas que se podem vazar Baixo ponto de fuso. Boa fluidez. No ataque qumico (moldao/mquina de injectar). No dissolva gases (ou no os liberte durante o arrefecimento). No sejam frgeis a altas temperaturas. Coeficiente de contrao baixo. Intervalo de solidificao pequeno.simultaneamente -----------------------------------------------------Tecnologia Mecnica - Demgi

Tecnologias de Produo Tecnologias de FundioProcessos de fundio com moldaes permanentes Fundio em coquilha metlicaParmetros gerais do processo


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