Aula 11 Processos de Moldagem em Areia a Verde … Aula 11 : Processos de Moldagem em Areia a Verde...
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Aula 11 : Processos de Moldagem em Areia a Verde
01: Introdução
- Divisão Clássica dos Materiais de Moldagem- Aspectos relevantes no comportamento dos materiais de moldagem
02: Os Processos de Moldagem e Macharia em Areia- Tipos de ligantes- Areias para moldes e para machos- Métodos para compactação dos moldes e machos.
03: Moldagem em Areia a Verde
- Características tecnológicas de um molde de areia.- Fatores determinantes das características tecnológicas.- Constituintes das misturas.- Moldagem Menual.- Moldagem Mecânica – Máquinas de Moldagem
04: Processos Especiais de Moldagem em Areia
• Moldagem à Vácuo
• Lost Foam
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Divisão Clássica dos Materiais de Moldagem
Moldes Metálicos
Moldesde Areia
Destrutíveis (uma utilização)
A areia pode ser reciclada
Piores precisões dimensionais
Não Destrutíveis (vida finita)
Limitações quanto a peso das peças e temperatura do metal
Melhores precisões dimensionais
Moldagem em Areia a VerdeDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
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Principais elementos em um molde de areia
Molde Inferior
Molde Superior
Linha de Apartação
Cavidade do Molde
Marcação do Macho Areia
Areia
Caixa de Moldagem
Ataque
MACHO
Canal de Distribuição
Descida
Massalote
Moldagem em Areia a VerdeDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Etapas básicas envolvidas na obtenção de uma peça f undida em areia verde
Moldagem em Areia a VerdeDisciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
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Etapas do Processo de Fundição em Moldes de Areia
• Fabricação do Ferramental – modelo e caixas de machos.
• Preparação da Areia e Moldagem– Sistema de Areias– Misturadores– Máquinas de Moldagem– Sistema de Moldagem
• Sistemas de Fusão e Vazamento
• Desmoldagem
• Limpeza (corte de canais, rebarbação)
• Operações subsequentes (Usinagem, Tratamentos Térmicos ou Superficiais).
• Controle de qualidade, embalagem, expedição
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
Fabricação do Ferramental – Modelo e Caixas de Machos.
Aspectos importantes:
- Projeto da peça (detalhes de forma)- Definição da colocação dos machos - Definição da apartação- Definição dos canais de enchimento e massalotes- Definição do material (solicitações e durabilidade).
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
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Fabricação do Ferramental – Modelo e Caixas de Machos.
Aspectos importantes:
- Projeto da peça (detalhes de forma)
- Definição da colocação dos machos
- Definição da apartação
- Definição dos canais de enchimento e massalotes
- Definição do material (solicitações e durabilidade).
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
Diferentes tipos de modelos para
fundição de uma “bomba hidráulica
a) b)
c)
a) Modelo simples em madeira – baixas produções.
b) Modelo tipo “match plate” – até 50.000 moldes dependendo do material utilizado.
c) Modelos separados (cope and drag) para até 20.000 moldes (plástico) ou até 100.000 ou mais (em metal).
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Etapas para a construção de um modelo.
A) B) C)
a) Fabricação de um modelo mestre em madeira (negativo) levando em consideração a contração no estado sólido.
b) O modelo mestre (negativo) é utilizado para obtenção de um modelo em resina sobre uma placa modelo de alumínio.
c) Remoção de modelo negativo e colocação dos canais (em madeira).
Os canais também podem ser feitos com resina (de forma similar aos modelos) ou de alumínio.
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Placa modelo contendo 05 peças
Foto de peça obtida usando o ferramental ao lado
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Peça de médio porte
Canal de descida
Massalotes
Moldagem em Areia a Verde
Resfriadores
Canal de distribuição
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Aspectos Relevantes no Comportamento dos Materiais de Moldagem
• Projeto e construção dos moldes
• Comportamento dos moldes durante o processo
• Ensaios e controle das propriedades dos materiais de moldagem
• Significado metalúrgico dos moldes
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Processos de Fundição em Moldes de Areia
Tipo de
Ligante
Inorgânicos
Orgânicos
Argilas
Resinas
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Características necessárias para um molde de areia
Plasticidade ⇒ Resistência a esforços (extração do modelo)
Consistência ⇒Reproduzir e conservar a forma da cavidade após a extração do modelo
Refratariedade ⇒Resistir às temperaturas elevadas às quais são submetidos
Permeabilidade ⇒Permitir a saida do ar e de gases da cavidade do molde
Colapsibilidade ⇒Devem ser facilmente destrutíveis após a solidificação das peças
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Areias paraMoldes
À Verde Bentonita +Água
Aglomerados com Resinas
Areias paraMachos
Aglomerantes orgânicos/inorgânicos
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Areias paraMoldes
Areias paraMachos
Areia à Verde
Areia Seca
Areia de Cura à Frio (Cold Box)
Areia para Shell Moulding
Areia + Silicado de Na + CO2
Areia de Cura à Quente (Hot Box)
Areia + Óleo de Linhaça
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Sistema de Areias de Moldagem: circulação e utilização da areia em um processo de fundição
Preparação da Mistura: misturadores, silos e sistemas de transporte
Matérias Primas: controle de qualidade (Laboratório de Areais)
Moldagem: silos, sistemas de transporte e máquinas de moldagem.
Moldes: sistemas de transporte, vazamento, resfriamento e desmoldagem.
Areia da Desmoldagem: sistemas de transporte (reaproveitamento no sistema de moldagem) e descarte.
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Moldagem em Areia a Verde
Typical foundry flow chart
Ciclo da areia no Processo de Fundição
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Reaproveitamento de areias (sistema de areias)
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
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Reaproveitamento de areias (sistema de areias)
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
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Mistura: preparação da areia de moldagem
Constituintes da Mistura:
MOLDAGEM EM AREIA A VERDE :
AREIA BASE + AGLOMERANTE + ÁGUA + ADITIVOS
Areia Base ⇒ constituinte granular refratário
Aglomerante ⇒ Bentonita (argila) ⇒ ação de ligação entre osgrãos da areia base ⇒ recobrimento dos grãos
Água ⇒ ligações químicas ⇒ “aglomeração” dos grãos, propicia aobtenção de “moldabilidade”.
Formação de ligações por pontes de H
Dependem da qualidade da bentonita (n0 de cátions trocáveis)
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Moldagem em Areia a Verde
Misturador Contínuo Misturador Estacionário
Misturador de alta velocidade com rodas horizontais
Misturadores de Areia
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Misturador intensivo – pode ser contínuo ou estacionário
Misturadores de Areia
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Moldagem em Areia a Verde
Métodos de Compactação Usados na Produção de Moldes
1. Socamento Manual 2. Compressão
3. Ação Vibratória 4. Arremesso
Areia
P
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Métodos de Compactação Usados na Produção de Machos
1. Socamento Manual
Ar comprimido
Bocais
Câmara
Caixa de Machos
2. Sopro e Disparo
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Areias para Moldagem à Verde
2. Constituintes da Mistura.
1. Características de um Molde de Areia.
3. Caracterização dos Constituintes e da Mistura através de Ensaios de Laboratório.
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Características Tecnológicas de um Molde de Areia
• Permeabilidade
• Estabilidade Térmica Dimensional
• Inércia Química
• Difusividade Térmica
• Refratariedade
• Desmoldabilidade
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Fatores determinantes das características tecnológicas
• Qualidade dos materiais de moldagem.
• Teores dos constituintes.
• Forma de preparação da mistura.
• Forma de compactação.
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MOLDAGEM EM AREIA A VERDE :
AREIA BASE + AGLOMERANTE + ÁGUA + ADITIVOS
Areia Base ⇒ constituinte granular refratário
Aglomerante ⇒ bentonita ⇒ ação de ligação entre os grãosda areia base.
Água ⇒ ligações químicas ⇒ “aglomeração” dos grãos
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• aumenta resistência aos efeitos da expansão térmica da sílica
Aditivos:
Pó de Carvão :
• atenua efeitos de expansão da sílica
• reduz contato do metal líquido com a superfície do molde ⇒ Melhora o acabamento superficial
Amido de Milho (Mogul)
• aumenta a plasticidade
Dextrina
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Moldagem Manual
• Peças de grande porte e/ou produzidas em
pequena escala
• Utiliza modelos soltos e soquetes manuais ou marteletes pneumáticos.
• Apresenta limitações quanto a precisão dimensional e o acabamento superficial das peças obtidas
• Os moldes obtidos são muito heterogêneos
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MoldagemMecânica
• Peças de pequeno e/ou médio portes
• Produção em grandes séries
Utiliza Máquinas ou Prensas de Moldagem
• Modelos geralmente em placas (em um ou nos dois lados da placa → “match plate”
• Permite obtenção de peças com melhor precisão dimensional
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Máquinas de Moldagem
1. Somente por Impacto (Jolt)
• Movimento de ascensão e descenso da placa de suporte.
• 1a geração de Máquinas de Moldagem
• Utilizada para Moldes de Pequeno Porte
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Máquinas de Moldagem
2. Impacto + Compressão(Jolt –Squeeze)
• Combinam ações de impacto e compressão.
• Indicadas para moldes maiores que exigem maiores esforços.
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Máquina de Moldagem (Jolt –Squeeze)
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
Máquinas de Moldagem
3. Prensas de Moldagem
DISAMATIC
Prensa Especial de Moldagem
• Partição Vertical do Molde
• Opera sem caixa
• 03 Modelos com Dimensões Padronizadas
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DISAMATIC
Vista geral de um sistema Disamatic
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Moldagem em Areia a Verde
DISAMATIC
Seqüência de Operações:
MOLDAGEM
EXTRAÇÃO DO MODELO
COLOCAÇÃO DE MACHOS
FECHAMENTO
VAZAMENTO/RESFRIAMENTO
DESMOLDAGEM
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DISAMATIC
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
4. Moldação por ImpactoA moldação por impacto é o sistema mais recente de moldação em areia a verde. Neste sistema, após o enchimento da caixa de moldação com areia, é aplicado um impulso de ar comprimido à superfície da areia, a uma pressão de cerca de 4 bar, não sendo utilizado nenhum outro processo de compactação
Disciplina: FundiçãoProfessor: Guilherme O. Verran
Moldagem em Areia a Verde
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Moldadora simples para a aplicação em linhas de moldagem com areia verde e caixas tampa e fundo
Acionamento: Hidraúlico comandado por CLP
Proporciona elevada compressão e homogeneidade de dureza na areia dos moldes, caracterizando um produto final
isento de defeitos.
Máquinas de Moldagem
Cabeçote de Compressão Múltiplo
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Representação Esquemática
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Representação em 3D
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Esquema de Funcionamento
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Linhas de Moldagem
As Linhas de Moldagem são extensões da Moldadora. O objetivo é alcançar a máxima performance em uma linha de produção.
Normalmente são desenvolvidas em conjunto com o Cliente, buscando alcançar o melhor layout para cada situação.
As linhas podem ser automatizadas juntamente em sincronia com a Moldadora e a operação de vazamento
Uma Linha de Moldagem além de acompanhar as séries da moldadora, também pode ser: manual, semi-automática ou automática.
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Linhas de Moldagem
Os componentes de uma linha normalmente são:
-Virador de caixa;
-- Fechador de caixas;
-- Elevador de caixas;
-- Desmoldagem do bolo;
-- Abertura de caixas;
-- Empurrador de caixas;
-- Frenagem da linha;
-- Transferência de caixas;
-- Frezamento de canal;
-- Pistas para colocação de machos;
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Linhas de Moldagem
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Exemplo de Procedimento de Moldagem em Areia a Verde
Peça : Manga de EixoMaterial: Ferro Fundido Nodular Ferrítico
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Processo de Moldagem em Areia a Verde
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Moldagem em Areia a Verde
Filtro Tipo Esponja
Briquete (Fe+Si) Inoculante
Molde Inferior
Colocação dos Machos
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Molde Superior
Molde após Vazamento
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Moldagem em Areia a Verde
O processo de moldagem à vácuo (V-process), é um pr ocesso de moldagem em areia que não utiliza aglomerantes. A a reia é colocada entre dois filmes de plástico e moldada pela aplicação de vácu o.
O processo foi inicialmente desenvolvido no Japão p ara a produção de fundidos com elevadas relações área superficial/vol ume, estando hoje licenciado para utilização em todo o mundo
Moldagem à Vácuo (V-process)
Vantagens:
• Redução na evolução de fumos e poeiras.
• Dispensa o uso de misturadores de areia e de máquin as de moldagem
• Simplifica a desmoldagem e o reaproveitamento da ar eia.
• Menor desgaste dos ferramentais
• Os fundidos obtidos apresentam bom acabamento e exc elente precisão dimensional
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Sequência de fabricação de moldes por moldagem à vácuo
“V-process molds”
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Etapa 1 – Colocação do modelo na placa de transporte
Etapa 2 – Um aquecedor “amolece” um filme plástico
com espessura 0,05 a 0,10mm e grande elasticidade
Etapa 3 – O filme plástico é colocado sobre o modelo, a seguir é aplicado um vácuo das ordem de 200 a 400 torr ocasionando
uma forte aderência do plástico ao modelo
Etapa 4 – Uma caixa é colocada sobre o modelo recoberto com o filme plástico. Note que a caixa possui um tubo de sucção no
lado direito
Etapa 5 – A caixa é preenchida com areia seca, uma pequena vibração compacta a areia
atingindo a máxima densidade.
“V-process molds”
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“V-process molds”
Etapa 6 – Confecção do funil de vazamento, cobertura do copo como um filme plástico e colocação de um plástico de cobertura sobre a caixa.
Etapa 7 – Aplicação de vácuo na caixa. A pressão atmosférica endurece a areia fazendo com que a mesma adquira o formato do modelo. Aliviando o vácuo no modelo a placa de transporte e o molde se separam facilmente.
Etapa 8 – Os molde superior e inferior são unidos. Durante o vazamento os moldes são mantidos sob vácuo.
Etapa 9– Após resfriamento o vácuo é retirado a os moldes se desintegram, não havendo queima e ném formação de torrões. A areia é colhida para reutilização
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PROCESSO “LOST FOAM”
a) Caixa com areia base
b) Posicionamento do modelo na caixa.
c) Caixa em preenchimento com areia solta.
A areia é posteriormente “compactada” por vibração.
d) Molde pronto para o vazamento.
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PROCESSO “LOST FOAM”
Vazamento e preenchimento do molde.
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PROCESSO “LOST FOAM”
Após solidificação e resfriamento da peça a caixa é basculada e a areia é colhida para uma nova utilização.
Conjunto fundido vai para o corte dos canais e limpeza das peças.
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Sequência de operações para fabricação de um modelo destrutível (foam pattern)
Expansor
Prensa de Moldagem
Matéria Prima
Alimentador
Estabilização
Molde Modelo Compactado
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