Fundição em areia

A: A fundição em areia pode ser dividida em vários tipos com base na forma da peça fundida. Os tipos normalmente reconhecidos incluem:

1. Fundição em areia plana: Este tipo de fundição em areia envolve a produção de peças fundidas planas ou em forma de placa. É normalmente utilizado para aplicações em que é necessária uma forma simples e plana, como placas de base, coberturas ou molduras.

2. Fundição em areia com copeamento e arrastamento: A fundição em areia com copeamento e arrastamento, também conhecida como fundição em areia de duas partes, é um método em que o molde é dividido em duas metades: o copeamento (metade superior) e o arrastamento (metade inferior). Este tipo de fundição permite formas mais complexas e é normalmente utilizado para produzir peças fundidas simétricas, tais como blocos de motores ou caixas de bombas.

3. Fundição em areia com padrão dividido: A fundição em areia com padrão dividido envolve a utilização de um padrão que pode ser dividido em duas ou mais partes. Isto permite a criação de peças fundidas com formas mais complexas, incluindo aquelas com caraterísticas internas ou cortes inferiores. A fundição com padrão dividido é normalmente utilizada para produzir peças complexas como caixas de velocidades ou pás de turbinas.

4. Fundição em areia com núcleo: A fundição em areia com núcleo envolve a utilização de um núcleo de areia para criar cavidades internas ou secções ocas na peça fundida. Um núcleo de areia é colocado na cavidade do molde antes de o metal fundido ser vertido. Esta tecnologia produz peças fundidas com canais internos ou vazios, tais como colectores de motor ou tubos.

5. Fundição em areia por moldagem em casca: A moldagem em casca é um tipo de fundição em areia que utiliza um molde pré-formado feito de uma mistura de areia revestida de resina. O molde é criado pela cura da mistura de areia revestida de resina em torno de um padrão. A moldagem em casca pode produzir formas complexas com elevada precisão dimensional e acabamento de superfície suave.

Estes são alguns dos tipos mais comuns de fundição em areia com base na forma da peça fundida. A escolha do método de fundição depende de factores como a complexidade da peça, o acabamento superficial pretendido, os requisitos de precisão dimensional e o material a fundir.

A: A fundição em areia pode ser dividida em vários tipos com base no método de fundição utilizado. Alguns tipos comuns de métodos de fundição em areia incluem:

1. Fundição em areia verde: A fundição em areia verde é o método de fundição em areia mais utilizado e tradicional. Envolve a mistura de areia de sílica, argila, água e aditivos (como pó de carvão ou óleo) para criar um molde. O molde é feito através da compactação da mistura de areia verde em torno de um padrão. A fundição em areia verde é versátil e adequada para vários tamanhos e formas de fundição.

2. Fundição em areia seca: A fundição em areia seca, também conhecida como fundição em areia air set ou no-bake, utiliza uma mistura de areia quimicamente ligada em vez de areia verde. A areia é misturada com uma resina ou outro agente de ligação, curada ou endurecida por um catalisador ou calor. A fundição em areia seca permite uma maior precisão dimensional e acabamentos de superfície mais suaves do que a fundição em areia verde.

3. Fundição em areia a vácuo: A fundição em areia a vácuo é uma forma especializada de fundição em areia que utiliza um vácuo para atrair o metal fundido para a cavidade do molde. Este método ajuda a reduzir defeitos como a porosidade e melhora a qualidade das peças fundidas. A fundição em areia a vácuo é frequentemente utilizada para formas complexas ou peças com requisitos específicos de acabamento superficial e precisão dimensional.

4. Fundição de espuma perdida: A fundição de espuma perdida, também conhecida como fundição de padrão evaporativo, envolve a utilização de um padrão de espuma revestido com um material refratário como molde. O molde de espuma é colocado num frasco e rodeado de areia não aderente. Quando o metal fundido é injetado no molde, o modelo de espuma evapora-se, deixando uma cavidade preenchida com metal fundido. A fundição de espuma perdida é adequada para a produção de formas complexas e permite tolerâncias dimensionais apertadas.

5. Fundição por cera perdida: Embora não seja tecnicamente uma forma de fundição em areia, a fundição por cera perdida é frequentemente incluída nas discussões sobre os métodos de fundição em areia. A fundição de revestimento, ou fundição por cera perdida, envolve a criação de um padrão utilizando cera ou outros materiais. De seguida, é aplicada uma camada de cerâmica ao modelo e aquecida para remover a cera e endurecer a camada. A fundição por cera perdida é conhecida pela sua capacidade de produzir peças fundidas complexas e de alta qualidade.

Estes são alguns dos tipos mais comuns de métodos de fundição em areia com base na técnica de fundição utilizada. Cada método tem vantagens e é adequado para diferentes requisitos de fundição com base em factores como a complexidade da forma, a precisão dimensional, o acabamento da superfície e o material fundido.

A: Os requisitos de produção para a fundição em areia variam consoante a aplicação específica e o resultado pretendido. No entanto, alguns requisitos de produção comuns incluem:

1. Conceção e fabrico de moldes: A fundição em areia requer um molde bem concebido, que serve como réplica da fundição desejada. O modelo é normalmente feito de madeira, metal ou plástico e deve ser cuidadosamente elaborado para garantir dimensões exactas, ângulos de inclinação apropriados e tolerância de encolhimento.

2. Preparação do molde: A cavidade do molde deve ser preparada antes da fundição. Isto envolve a criação do molde através da colocação de areia ou outro material de molde à volta do modelo. O molde deve ser adequadamente compactado e ventilado para permitir a saída de gases durante a fundição.

3. Seleção de materiais: A fundição em areia pode ser utilizada com vários metais e ligas, incluindo alumínio, ferro, aço, latão e bronze. A seleção do material depende de factores como a resistência desejada, a durabilidade, a resistência à corrosão e o custo.

4. Fusão e vazamento: O metal ou a liga para a fundição é fundido num forno e levado à temperatura adequada. De seguida, é vertido na cavidade do molde, enchendo-a completa e uniformemente. O processo de vazamento deve ser cuidadosamente controlado para minimizar a turbulência e evitar defeitos como a formação de fissuras ou porosidade.

5. Arrefecimento e solidificação: Após o vazamento, o metal fundido no molde começa a arrefecer e a solidificar. A taxa de arrefecimento é crucial para garantir uma estrutura de grão adequada e minimizar a formação de defeitos. O arrefecimento pode ser acelerado utilizando meios de arrefecimento ou controlado através do isolamento do molde.

6. Desmoldagem e limpeza: Depois de a peça fundida ter solidificado e arrefecido o suficiente, o molde é removido ou quebrado para extrair a peça fundida. A peça fundida é então limpa para remover o excesso de areia, incrustações e quaisquer outros contaminantes, utilizando métodos como jato de areia, trituração ou limpeza química.

7. Acabamento e maquinagem: Dependendo dos requisitos da peça fundida, podem ser efectuadas operações de acabamento adicionais, tais como corte, retificação ou maquinagem, para obter as dimensões finais, o acabamento superficial e as caraterísticas funcionais desejadas.

8. Inspeção e controlo de qualidade: Ao longo do processo de produção, são realizadas inspecções para garantir que a peça fundida cumpre os requisitos especificados. Isto pode incluir medições dimensionais, inspeção visual, ensaios não destrutivos e ensaios mecânicos.

Estes são alguns dos requisitos críticos de produção para a fundição em areia. Cada etapa requer atenção aos detalhes e adesão às medidas de controlo de qualidade para produzir peças fundidas de acordo com as especificações exigidas.

A: Como qualquer processo de fabrico, a fundição em areia pode encontrar vários problemas que podem afetar a qualidade e a integridade das peças fundidas. Alguns problemas comuns na fundição em areia incluem:

1. Porosidade: A porosidade refere-se à presença de pequenos vazios ou bolsas de ar na peça fundida. Pode ocorrer devido a vários factores, tais como ventilação inadequada, compactação inadequada do molde ou aprisionamento de gás durante o vazamento. A porosidade pode enfraquecer a peça fundida e torná-la propensa a fugas ou falhas sob pressão.

2. Retração: A contração é a redução de tamanho que ocorre à medida que o metal fundido arrefece e solidifica. Se a peça fundida não tiver sistemas de alimentação ou de elevação suficientes para compensar a contração, pode resultar em defeitos de contração como cavidades de contração ou porosidade. A conceção adequada do riser e a utilização de auxiliares de alimentação podem ajudar a minimizar os problemas relacionados com a contração.

3. Deslocamento ou desalinhamento do molde: O deslocamento ou desalinhamento do molde pode ocorrer se as metades do molde ou os componentes do núcleo não estiverem corretamente alinhados durante a montagem do molde. Isto pode levar a imprecisões dimensionais, superfícies desalinhadas ou mesmo peças fundidas incompletas.

4. Erosão ou lavagem do molde: Em alguns casos, o metal fundido pode erodir ou lavar o molde de areia ou o material do núcleo, levando a defeitos como penetração de metal ou superfícies ásperas. Isto pode acontecer devido a turbulência excessiva durante o vazamento, seleção inadequada do material do molde ou revestimentos inadequados do molde.

5. Rasgos ou fissuras a quente: Podem ocorrer rasgos ou fissuras a quente na peça fundida devido a tensões internas causadas por arrefecimento ou solidificação irregulares. Estes defeitos podem enfraquecer a peça fundida e reduzir a sua integridade estrutural.

6. Problemas de linha de partição e flashing: O desajuste da linha de partição ou o excesso de flashing podem ocorrer se as metades do molde não se encaixarem corretamente ou se o material do molde não estiver suficientemente compactado. Isso pode resultar em excesso de material na linha de partição ou no flash, exigindo operações adicionais de acabamento ou usinagem.

7. Inclusões ou Contaminantes: As inclusões ou contaminantes, tais como areia, escória ou óxidos, podem ficar presos na peça fundida durante o processo de vazamento. Estes materiais estranhos podem afetar as propriedades mecânicas, o acabamento da superfície ou a qualidade geral da peça fundida.

8. Deformação ou distorção: O empeno ou a distorção podem ocorrer na peça fundida devido a um arrefecimento desigual ou a tensões internas. Isto pode resultar em desvios dimensionais ou desalinhamento com as peças de contacto.

Estes são alguns dos problemas comuns que podem surgir na fundição em areia. Um controlo adequado do processo, considerações de design e medidas de controlo de qualidade podem ajudar a minimizar estes problemas e garantir peças fundidas de alta qualidade.

A: Existem vários métodos de moldagem utilizados na fundição em areia para criar moldes em areia. A escolha do método de moldagem depende de factores como a complexidade da peça, o volume de produção, o acabamento superficial desejado e o tipo de equipamento de fundição disponível. Alguns métodos de moldagem comuns utilizados na fundição em areia incluem:

1. Moldagem em areia verde: A moldagem em areia verde é o método de moldagem mais amplamente utilizado e tradicional na fundição em areia. Envolve a mistura de areia de sílica de alta qualidade com um aglutinante, normalmente argila, água e aditivos, para criar uma mistura de areia moldável. A areia verde é compactada em torno de um padrão para formar a cavidade do molde. Os moldes de areia verde são normalmente reutilizáveis e económicos.

2. Moldagem em areia seca: A moldagem em areia seca é semelhante à moldagem em areia verde, exceto que é utilizada areia seca em vez de areia húmida. A areia seca é misturada com um aglutinante, como os aglutinantes orgânicos ou inorgânicos, para criar uma mistura de areia moldável. Os moldes de areia seca oferecem uma melhor precisão dimensional e um melhor acabamento da superfície em comparação com os moldes de areia verde, mas são menos flexíveis e requerem uma maior compactação.

3. Moldagem por ar comprimido: A moldagem por ar comprimido, também conhecida como moldagem sem cozedura ou moldagem em areia quimicamente ligada, utiliza uma mistura de areia e um aglutinante de resina. A mistura de areia é compactada à volta do molde e depois curada ou endurecida com um catalisador ou agente de cura. Os moldes de fixação a ar oferecem uma boa precisão dimensional, elevada resistência e um excelente acabamento superficial. São utilizados para peças fundidas complexas e mais extensas.

4. Moldagem em casca: A moldagem em casca é um método de moldagem de precisão adequado para produzir peças fundidas de alta qualidade com pormenores finos e superfícies lisas. Envolve o revestimento de areia pré-aquecida com uma resina termoendurecível, normalmente resina fenólica, para criar um molde em forma de concha. As metades do molde em concha são montadas em torno do padrão e a resina é curada. Os moldes em concha oferecem uma excelente precisão dimensional, um bom acabamento da superfície e elevadas taxas de produção.

5. Moldagem por vácuo: A moldagem a vácuo é uma variação da moldagem em areia verde que utiliza um vácuo para ajudar a encher o molde de areia. Coloca-se o modelo e a caixa de areia na câmara de vácuo e aplica-se o vácuo para expulsar o ar do molde de areia. O vácuo ajuda a obter uma melhor densidade do molde e reduz os defeitos, como os vazios de ar.

6. Fundição de espuma perdida: A fundição por espuma perdida, também conhecida como fundição por padrão evaporativo, utiliza um padrão de espuma que é revestido com um material refratário. O molde de espuma revestido é então embebido em areia e rodeado por um frasco. Quando o metal fundido é injetado no molde, o padrão de espuma evapora-se, deixando uma cavidade cheia de metal fundido. A fundição de espuma perdida permite obter formas complexas sem remover o molde.

A: As matérias-primas utilizadas para criar moldes de areia na fundição em areia podem variar consoante o método de moldagem e os requisitos específicos do projeto de fundição. No entanto, as matérias-primas mais comuns utilizadas na produção de moldes de areia incluem:

1. Areia: A areia de sílica de alta qualidade é a principal matéria-prima para a fundição em areia. Fornece a maior parte do material do molde e confere propriedades como boa refractariedade, permeabilidade e estabilidade térmica. A areia deve ter um elevado teor de sílica (SiO2) e um baixo teor de impurezas como argila, silte ou matéria orgânica.

2. Aglutinante: Os aglutinantes são utilizados para manter os grãos de areia unidos e dar força e coerência ao molde. A escolha do ligante depende do método de moldagem e das propriedades desejadas do molde. Os aglutinantes comuns utilizados na moldagem em areia incluem argila, como a bentonite ou o caulino, e aglutinantes orgânicos como as resinas. Ou ligantes inorgânicos como o silicato de sódio.

3. A água é adicionada à mistura de areia e ligante para ativar o ligante e facilitar a compactação do molde. Ajuda a obter a resistência e a trabalhabilidade desejadas para o molde.

4. Aditivos: Podem ser utilizados vários aditivos na produção de moldes de areia para melhorar determinadas propriedades ou responder a requisitos específicos. Exemplos de aditivos incluem pó de carvão ou farinha de madeira para melhorar a permeabilidade do molde, grafite para reduzir a adesão metal-areia, ou materiais refractários para aumentar a resistência do molde a altas temperaturas.

5. Revestimentos: Os revestimentos do molde são por vezes aplicados na superfície do molde de areia para melhorar o acabamento da superfície da peça fundida e reduzir defeitos como a penetração de metal ou a formação de veios. Os revestimentos podem ser feitos de materiais como zircónio, grafite ou alumina.

É importante notar que a composição específica e as proporções destas matérias-primas podem variar com base nos requisitos particulares do processo de fundição, tais como o tipo de metal a ser fundido, o método de moldagem utilizado e as propriedades desejadas da fundição final. A seleção e o controlo adequados das matérias-primas são cruciais para obter moldes e peças fundidas de alta qualidade na fundição em areia.

A: Uma boa areia de moldagem deve possuir determinadas propriedades para garantir uma fundição em areia bem sucedida e eficiente. Estas propriedades incluem:

1. Refractariedade: A areia de moldagem deve ter uma elevada refractariedade para suportar as elevadas temperaturas do metal fundido sem se deformar ou quebrar significativamente. Esta propriedade impede que a areia se funda com o metal e permite que seja facilmente removida da peça fundida após a solidificação.

2. Permeabilidade: A permeabilidade refere-se à capacidade do molde de areia para permitir a saída de gases e vapor durante o vazamento do metal fundido. Uma boa areia de moldagem deve ter permeabilidade suficiente para evitar a formação de defeitos de gás como porosidade ou bolhas na peça fundida.

3. Coesividade: A coesão refere-se à capacidade dos grãos de areia de se unirem e manterem a forma da cavidade do molde. A areia de moldagem deve ter uma coesão adequada para manter a sua forma durante o manuseamento, vazamento e solidificação do metal.

4. Compressibilidade: A compressibilidade refere-se à capacidade do molde de areia para suportar a pressão aplicada durante a compactação do molde. A areia de moldagem deve ter uma boa compressibilidade para permitir uma embalagem adequada em torno do molde e garantir uma reprodução exacta dos detalhes do molde.

5. Colapsibilidade: A colapsabilidade refere-se à capacidade de o molde de areia colapsar ou separar-se da peça fundida solidificada sem causar defeitos ou danos. Uma boa areia de moldagem deve ter uma colapsabilidade adequada para facilitar a sacudidela e a remoção da peça fundida.

6. Estabilidade térmica: A areia de moldagem deve ser estável para resistir à expansão e contração térmicas durante a moldagem. Esta propriedade assegura a exatidão dimensional e minimiza o risco de fissuração ou distorção do molde.

7. Reutilização: A reutilização é uma propriedade essencial da areia de moldagem, especialmente em ambientes de produção. A areia deve poder ser reutilizada várias vezes sem degradação significativa das suas propriedades, reduzindo assim os custos e os resíduos.

8. Fluidez: A fluidez refere-se à capacidade da mistura de areia para fluir e preencher adequadamente a cavidade do molde. A areia de moldagem deve ter uma boa fluidez para assegurar um enchimento uniforme do molde e evitar defeitos como uma fundição incompleta ou erros de execução.

9. Acabamento da superfície: A areia de moldagem deve proporcionar um acabamento de superfície suave e sem defeitos à peça fundida. Deve minimizar os defeitos de superfície como inclusões de areia, rugosidade ou marcas de molde.

Estas propriedades são essenciais para que uma boa areia de moldagem produza peças fundidas de alta qualidade com precisão dimensional, acabamento superficial e integridade estrutural. Os requisitos específicos destas propriedades podem variar consoante o processo de fundição, o tipo de metal a fundir e a complexidade da peça.

A: São utilizados vários tipos de moldes de areia na fundição em areia, cada um deles satisfazendo requisitos específicos de fundição e métodos de moldagem. Alguns tipos comuns de moldes de areia incluem:

1. Molde de areia verde: Os moldes de areia verde são o tipo de moldes de areia mais utilizado e versátil. São feitos de uma mistura de areia de sílica, argila, água e aditivos. Os moldes de areia verde são relativamente baratos, fáceis de fazer e proporcionam uma boa resistência, permeabilidade e colapsabilidade do molde. São utilizados para várias aplicações de fundição e podem ser reutilizados várias vezes.

2. Molde de areia seca: Os moldes de areia seca são feitos a partir de uma mistura de areia de sílica e um aglutinante que não necessita de humidade para ser ativado. São normalmente fabricados através de um processo de moldagem mecânica, como o jolt-squeeze ou a moldagem a vácuo. Os moldes de areia seca oferecem uma melhor precisão dimensional, acabamento de superfície e refractariedade em comparação com os moldes de areia verde. No entanto, são geralmente mais caros e têm uma menor colapsabilidade do molde.

3. Moldes secos com pele: Os moldes secos com pele são uma variação dos moldes de areia seca em que a superfície da cavidade do molde é revestida com um material refratário e depois seca. Este processo cria uma superfície de molde mais dura que pode suportar as temperaturas de vazamento mais elevadas de certos metais. Os moldes secos são utilizados para a fundição de ligas que requerem um melhor acabamento da superfície e uma penetração reduzida do metal.

4. Moldes em concha: Os moldes em concha são fabricados revestindo um molde pré-aquecido com uma mistura de areia e resina. A mistura de areia revestida de resina endurece rapidamente e forma um molde em forma de concha. Os moldes em concha proporcionam um excelente acabamento superficial, precisão dimensional e elevada resistência. São normalmente utilizados para produção de alta precisão e de grande volume de peças fundidas de pequena e média dimensão.

5. Moldes de cerâmica: Os moldes cerâmicos são feitos de materiais refractários como o zircão, a alumina ou a sílica misturados com um aglutinante. Oferecem uma excelente precisão dimensional, elevada refractariedade e um acabamento superficial superior. Os moldes de cerâmica são normalmente utilizados para fundir formas complexas, detalhes intrincados e ligas de alta temperatura.

6. Moldes de revestimento: Os moldes de revestimento, também conhecidos como moldes de cera perdida, são feitos utilizando um padrão de cera revestido com um material refratário e depois derretido para criar a cavidade do molde. Os moldes de revestimento proporcionam um acabamento superficial excecional, precisão dimensional e a capacidade de fundir peças intrincadas e delicadas. São amplamente utilizados em aplicações de joalharia, dentárias e aeroespaciais.

Estes são apenas alguns dos tipos comuns de moldes de areia utilizados na fundição em areia. A escolha do tipo de molde depende de factores como a complexidade da fundição, o acabamento superficial pretendido, o tipo de metal a fundir e o volume de produção.