Aula 12 Processos de Moldagem e Macharia 2016 2 · Produção de grandes séries de machos maciços, de espessura reduzida e com elevado índice de complexidade. • Os machos de

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Aula 12: Processos de Moldagem e Macharia em Areia Ligadas Quimicamente

Disciplina: Fundição

01: Introdução

02: Os Processos de Moldagem e Macharia em Areia

- Diferentes tipos de processos de moldagem e macharia que utilizam areiasaglomeradas com resinas.

- Areia Silicato de Sódio-CO2- Areia Óleo- Shell Moulding- Caixa Fria (Cold Box)• Caixa Quente (Hot Box)

Constituintes das Misturas

Processamento

Mecanismos de Cura

Características dos Moldes/Machos

Vantagens e Limitações

03: Equipamentos de Macharia

Processos de Macharia

Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran


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Processos em Cold Box

• Resina fenólica uretânica/amina

• Resina furânica/SO2

• (Resina acrílica/epoxy) SO2

• Silicato de Sódio/CO2

• Phenolic ester




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 sem Queima (No Bake)

• Resina furânica/ácido

• Resina fenólica/ácido

• Resina fenólica alcalina/éster

• Silicato/éster

• Fenólica uretânica/amina

• Polyol isocianato

• Alumina-fosfato



SHELL MOULDING (Moldagem em Casca)

Constituintes da Mistura

Areia Base + Resina

Termofixa + Catalizador

Mecanismo de Cura

O filme de resina é total ou parcialmente polimerizado pela ação do calor.

AREIA COBERTA



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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).



Caixa Basculante

Suporte

Areia Coberta

Placa Modelo

Casca curada

Processo Shell Moulding

a) Modelo é erguido em direção à caixa basculante

b) Areia “cura”em contato com a placa aquecida

c) Modelo e caixa são basculados.d) Modelo e “casca” são abaixados..

e) A “casca” (meio molde) é extraída da placa modelo.

f) Molde obtido pela união entre 02 “cascas”.



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Processo Areia - Silicato de Sódio – CO2

1.Processamento

• Mistura (areia + Silicato de Na)

• Compactação (molde ou macho)

• Gasagem com CO2

2. Mecanismo de Cura: Modificações fisico-químicas produzidas no filme de silicato pela ação do CO2

⇒



3. Características dos moldes/machos:

• Elevada Rigidez ⇒Estabilidade dimensional em peças de grande porte.

• Baixa Colapsibilidade ⇒Restrições na utilização e necessidade de aditivos.

Processo Areia - Silicato de Sódio – CO2



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Processo Areia - Óleo

2. Mecanismo de Cura

• Filme de óleo sobre as partículas de areia polimeriza sob a ação do calor ou de aceleradores químicos.

1. Processamento

• Mistura (areia + óleo de linhaça)


• Estufagem (200-2500C) → 1-4 h

• Cura ao Ar → 4-24 h

⇒



Processo Areia - Óleo

3. Características dos moldes/machos:

• Baixa Rigidez ⇒Indicado principalmente para machos pequenos e de geometria simples.

• Alta Colapsibilidade ⇒Poucas restrições na utilização e dispensa o uso de aditivos.



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Processo Caixa Fria (Cold Box)

1. Processamento

• Mistura: Areia + Sistema Fenólico-Uretânico (resina fenólica +isocianato)


• 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.



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.

Sopragem da Areia

Gasagem Purgamento Remoção do Macho




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3. Aplicações ⇒ Fabricação de machos em pequenas e grandes séries.

4. Características:

• Rapidez na obtenção.

• Excepcional Colapsibilidade.



Machos produzidos usando Cold Box e respectivas peças. (a) carcaça de transmissão de grande porte para equipamento

agrícola, (b) disco de freio e turbina

a) b)




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Vantagens:

• Elevada Colapsibilidade

• Elevada produtividade

• Fluidez da mistura

• Excelente acabamento superficial

• Baixa pressão de compactação

• Dispensa armações metálicas

• Não requer estufagem

• Precisão dimensional

• Utilização imediata após extração




Desvantagens:

• Alto custo das resinas e catalizador

• Rigoroso controle da qualidade da areia

• Necessidade de controle da temperatura de trabalho da areia

• 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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Processo Caixa Quente (Hot Box)

1. Constituintes da Mistura

Areia Base + Resinas + Catalizador

Resinas

Uréia-formol/álcool furfúrico

Uréia-formol/fenol-formol

Fenol-formol/álcool furfúrico

Catalizador: latente ⇒

Quando decomposto pelo calor da caixa de macho, libera o composto ativo que provoca a cura.




1. Processamento

• Mistura: Areia + Resina + Catalizador

• Sopro ou tiro da mistura numa caixa metálica previamente aquecida.

• Manutenção por um período de tempo necessário para a cura

2. Mecanismo de Cura ⇒

O calor do ferramental inicia a reação exotérmicaque endurece o macho progressivamente da periferia para o centro em função da polimerização da resina.



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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.




Vantagens:

• Copia facilmente detalhes (alta fluidez).

• Bom acabamento.

• Usa-se areia mais grossa ⇒ menor consumo de resinas.

• 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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Desvantagens:

• Exige energia térmica para cura.

• Ferramentais mais sofisticados e onerosos.

• Não se pode usar qualquer material na confecção dos ferramentais (alta abrasão).

• Vida útil da mistura aproximadamente 4h.

• Desprendimento de gases tóxicos durante a cura.

• Dificuldade de cura em paredes mais espessas (acima de 30 mm)



Caixa de macho em alumínio bipartida para obtenção de um macho complexo



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DADOS TÉCNICOS Sopro Vertical ou HorizontalProcessos de confecção Caixa fria Produção máxima por hora (*) Vertical: 275 sopros

Horizontal: 225 soprosPeso macho 5 - 30 LitrosPainel de comando CLP com interface Peso aproximado do equipamento 2000 Kg Mesa de três posições sincronizadas Sopro, gasagem e extração Número de caixas na máquina 03 (três) Movimentos hidráulicos Giro, sopro, gasagem e extração Sistema de exaustão Duplo (caixa e cabine)

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 TÉCNICOSCapacidade de sopro e gasagem 5 - 80 litros Produção por hora Variável de acordo com a capacidade Força de fechamento 5000 kg Painel de comando CLP com interface Número de caixas na máquina 01 caixa com dimensões variáveis Sistema de exaustão Duplo (caixa e cabine)

Máquina para Sopro e Gasagem

Possibilita trabalhar com caixas de machos simples, podendo serem confeccionadas em madeira, resina ou metal; com ou sem sistema de extração.

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.



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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



Estudos Atuais sobre Areias de Fundiçãoe Materiais de Moldagem

Motivações tecnológicas, ambientais e econômicas

Alguns Exemplos:

- Descarte: sério impacto ambiental ⇒ Descoberta de novas aplicações

- Materiais de Moldagem: areias alternativas para a sílica

novos aditivos

- Aglomerantes orgânicos: redução dos impactos ambientais e melhoria da eficiência.



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