Estudo sobre os processos de fundição

Os processos de fundição em geral, consistem em fundir um material metálico, transformando-o em metal líquido, para então, deixar o metal líquido suscetível a formas variadas e despeja-lo num molde a fim de dar ao material a forma final desejada através do resfriamento deste.

Na fundição, apesar do processo em si ser um só, existem variadas formas de se realizar esta fundição e diversos materiais para o molde que vai ser utilizado.

- Moldagem em Areia:

• O recipiente do molde ou “caixa de moldagem” é constituído de uma estrutura, geralmente metálica, de suficiente rigidez para suportar o socamento da areia na operação de moldagem, assim como a pressão do metal líquido durante a fundição.
• Geralmente a caixa de moldagem é construída em duas partes: caixa superior e caixa inferior e os modelos são montados em uma placa. As caixas são dotadas de pinos e orelhas para uma centragem perfeita assim como o modelo.

- Moldagem em areia verde:

·                    É o processo mais simples e mais utilizado em fundições. Consiste em compactar, manualmente ou empregando máquinas de moldar, uma mistura refratária plástica chamada de areia de fundição, composta essencialmente de areia silicosa, argila e água sobre o modelo colocado ou montado na caixa de moldar.

- Moldagem em areia seca:

·                    Neste caso, a areia deve conter aditivos orgânicos para melhorar suas características; a secagem é feita em estufas apropriadas, a temperatura entre 150 e 300°C. As vantagens dos moldes estufados são, em linhas gerais, maior resistência à pressão do metal líquido, maior estabilidade dimensional, maior dureza, maior permeabilidade e melhor acabamento das peças fundidas.

·                    Esse tipo de moldagem é empregado em peças de qualquer dimensão ou peso, sempre que se exige um melhor acabamento.

- Moldes permanentes:

·                    O exemplo mais conhecido de molde permanente é o da fundição de lingotes, os quais sofrerão posterior processamento mecânico. Os moldes neste caso são chamados de lingoteiras.

·                    Em geral, as lingoteiras são inteiriças, ou com o fundo constituído de uma placa a qual o corpo da lingoteira se apóia.

·                    Os tipos verticais são empregados geralmente para a fundição de lingotes de aço. Os tipos horizontais são mais utilizados para metais e ligas não-ferrosos.

·                    A lingoteira inteiriça é empregada principalmente quando se utiliza “cabeça quente”, o que facilita a extração do lingote solidificado.

·                    Normalmente, o vazamento do metal líquido é feito pela parte superior da lingoteira. Entretanto são empregadas também lingoteiras com enchimento pelo fundo, através de canais de vazamento. Essa técnica propicia um enchimento mais uniforme do metal no interior da lingoteira.

·                    Os moldes permanentes são geralmente feitos de aço ou ferro fundido. Em alguns casos, empregam-se ligas de cobre, como bronze.

·                    Pelo processo de molde permanente, utilizando a ação da gravidade, muitos outros tipos de peças são produzidos.

·                    O molde consiste de duas ou mais partes que são convenientemente alinhadas e fechadas, de modo a formar a cavidade correspondente à forma desejada da peça.

·                    Depois que a peça solidifica, o molde é aberto e a peça é retirada manualmente.

- Fundição de precisão:

·                    Os processos de fundição de precisão utilizam um molde obtido pelo revestimento de um modelo consumível com uma pasta, ou argamassa, refratária que endurece à temperatura ambiente ou mediante adequado aquecimento.

·                    Uma vez endurecida essa pasta refratária, o modelo é consumido ou inutilizado. Tem-se assim uma casca endurecida que constitui o molde propriamente dito, com as cavidades correspondentes à peça que se deseja produzir.

·                    Vazado o metal líquido no interior do molde e solidificada a peça correspondente, o molde é igualmente inutilizado.

·                    Assim, ao contrário do que ocorre na fundição em areia verde, onde o modelo é usado inúmeras vezes e o molde é inutilizado, nos processos de fundição de precisão, tanto o modelo como o molde são inutilizados.

·                    O modelo consumível é confeccionado a partir de matrizes, cujas cavidades correspondem à forma do modelo. Essa matriz é praticamente permanente.

Study on casting processes

The casting processes generally consist of melting a metal material into liquid metal and then leaving the liquid metal susceptible to various shapes and pouring it into a mold in order to give the material the desired final shape through cooling.

In casting, despite the process itself being one, there are varied ways of performing this casting and various materials for the mold that will be used.

- Sand Molding:

·                    The mold container or "mold box" is comprised of a generally metallic structure of sufficient rigidity to withstand the sand punching in the molding operation as well as the pressure of the liquid metal during casting.

·                    Generally the molding box is constructed in two parts: upper carton and lower carton and the models are mounted on one plate. The boxes are equipped with pins and ears for a perfect centering as well as the model.

 - Green Sand Molding:

            ·                    It is the simplest and most used process in foundries. It consists in compacting, manually or using molding machines, a plastic refractory mixture called sand casting, composed essentially of silica sand, clay and water on the model placed or mounted in the molding box.

- Dry Sand Molding:

·                    In this case, the sand must contain organic additives to improve its characteristics; the drying is carried out in suitable greenhouses, the temperature between 150 and 300 ° C.

·                    The advantages of the molded molds are, in general terms, greater resistance to liquid metal pressure, greater dimensional stability, higher hardness, better permeability and better finishing of castings.

·                    This type of molding is used in pieces of any size or weight, whenever a better finish is required.

- Permanent molds:

·                    The best known example of permanent molding is the casting of ingots, which will undergo further mechanical processing. 

• The molds in this case are called ingot molds.

• In general, the ingot molds are integrals, or with the bottom constituted of a plate to which the body of the ingot mold rests.

• Vertical types are usually employed for the casting of steel ingots. Horizontal types are most commonly used for metals and non-ferrous alloys.

• The one-piece ingot is mainly used when "hot head" is used, which facilitates the extraction of the solidified ingot.

• Normally, liquid metal leakage is done by the top of the ingot. In the meantime, cast ingots are also used with filling through the bottom, through leakage channels. This technique provides a more uniform filling of the metal inside the ingot mold.

• Permanent molds are usually made of steel or cast iron. In some cases, copper alloys are used, such as bronze.

• By the process of permanent mold, using the action of gravity, many other types of parts are produced.

• The mold consists of two or more parts which are suitably aligned and closed so as to form the cavity corresponding to the desired shape of the part.

• After the piece solidifies, the mold is opened and withdrawn manually.

- Precision casting:

•  Precision casting processes employ a mold obtained by coating a consumable model with a refractory paste or mortar which hardens at ambient temperature or by appropriate heating.

• Once this refractory paste has hardened, the model is consumed or rendered useless. There is thus a hardened shell which forms the mold itself, with the cavities corresponding to the part to be produced.

• When the liquid metal is cast inside the mold and the corresponding part is solidified, the mold is also rendered unusable.

• Thus, unlike in green sand casting, where the model is used countless times and the mold is unusable, in precision casting processes, both the model and the mold are rendered useless.

• The consumable model is made from matrices, whose cavities correspond to the shape of the model. This matrix is ​​practically permanente.