Disciplina: Projetos de Ferramentais I

Transcrição

1 Disciplina: Projetos de Ferramentais I 01: Introdução Aula 02: a Verde - 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 - Etapas de um processo de fundição em moldes de areia. 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

2 Divisão Clássica dos Materiais de Moldagem Não Destrutíveis (vida finita) Moldes Metálicos Limitações quanto a peso das peças e temperatura do metal Melhores precisões dimensionais Destrutíveis (uma utilização) Moldes de Areia A areia pode ser reciclada Piores precisões dimensionais

3 Processos de Fundição em Moldes de Areia Tipo de Ligante Inorgânicos Orgânicos Argilas Resinas

4 À Verde Bentonita +Água Areias para Moldes Aglomerados com Resinas Areias para Machos Aglomerantes orgânicos/inorgânicos

5 Areias para Moldes Areia à Verde Areia Seca Areia de Cura à Frio (Cold Box) Areias para Machos Areia para Shell Moulding Areia + Silicado de Na + CO 2 Areia de Cura à Quente (Hot Box) Areia + Óleo de Linhaça

6 Marcação do Macho Areia Molde Superior MACHO Massalote Descida Caixa de Moldagem Linha de Apartação Molde Inferior Cavidade do Molde Ataque Canal de Distribuição Areia Principais elementos em um molde de areia

7 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

8 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).

9 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.

10 Diferentes tipos de modelos para fundição de uma bomba hidráulica a) b) a) Modelo simples em madeira baixas produções. c) b) Modelo tipo match plate até moldes dependendo do material utilizado. c) Modelos separados (cope and drag) para até moldes (plástico) ou até ou mais (em metal).

11 Sistema de Areias de Moldagem: circulação e utilização da areia em um processo de fundição Matérias Primas: controle de qualidade (Laboratório de Areais) Preparação da Mistura: misturadores, silos e sistemas de transporte 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.

12 Typical foundry flow chart Ciclo da areia no Processo de Fundição

13 Mistura: preparação da areia de moldagem MOLDAGEM EM AREIA A VERDE : Constituintes da Mistura: AREIA BASE + AGLOMERANTE + ÁGUA + ADITIVOS Areia Base constituinte granular refratário Aglomerante Bentonita (argila) ação de ligação entre os grãos da areia base recobrimento dos grãos Água ligações químicas aglomeração dos grãos, propicia a obtenção de moldabilidade. Formação de ligações por pontes de H Dependem da qualidade da bentonita (n 0 de cátions trocáveis)

14 Areias para Moldagem à Verde 1. Características de um Molde de Areia. 2. Constituintes da Mistura. 3. Caracterização dos Constituintes e da Mistura através de Ensaios de Laboratório.

15 Características Tecnológicas de um Molde de Areia Permeabilidade Estabilidade Térmica Dimensional Inércia Química Difusividade Térmica Refratariedade Desmoldabilidade

16 Fatores determinantes das características tecnológicas Qualidade dos materiais de moldagem. Teores dos constituintes. Forma de preparação da mistura. Forma de compactação.

17 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 aumenta resistência aos efeitos da expansão térmica da sílica

18 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

19 Características necessárias para um molde de areia Plasticidade Resistência a esforços (extração do modelo) Consistência Refratariedade Permeabilidade Reproduzir e conservar a forma da cavidade após a extração do modelo Resistir às temperaturas elevadas às quais são submetidos Permitir a saida do ar e de gases da cavidade do molde Colapsibilidade Devem ser facilmente destrutíveis após a solidificação das peças

20 Misturadores Primary components of a continuous muller Continuous Muller. In a continuous muller, the sand is fed to the muller into one bowl, and it exits through a door in the other bowl. In most cases, sand is fed into the muller in a regulated, continuous stream, and discharge is controlled based on the power draw of the muller motor. As power draw reaches a predetermined level, the dischargedoor opens for a short period, allowing some of the sand to leave the muller. On average, sand will pass through both bowls twice before it is ejected. It is possible, however, that a small percentage of sand will pass directly from the input tothe exit in one pass. This type of muller is designed to produce large quantities of sand continuously.

21 Misturadores Essential components of a conventional vertical wheel batch-type muller Batch-Type Muller. Although not a new design, the batch-type muller can produce highquality moldingsand. It is equipped with plows to move the sand mass under the large, weighted rolling wheels, which are vertically oriented. This kneading action provides the capability of consistent control but not short cycle times.

22 Misturadores High-speed batch-type muller with horizontal wheels The high-speed batch muller has been adapted to meet the requirements of both high-production molding lines and jobbing foundries. Sand is plowed from the floor of the muller up to the position where the rubber-tired wheels knead the sand against the rubber-lined sidewall. However, not all of the mulling action takes place as a result of the wheels; much of the mulling action takes place as a result of the amount of sand in the muller. For maximum mulling efficiency, the weight of sand charged into this type of muller should not be too small.

23 Misturadores Intensive Mixer. Another type of mixer that is increasing in use is the intensive mixer The intensive mixer utilizes a rotating bowl into which the sand is charged. This type of mixer is available in either batch or continuous configurations. Top (a) and side (b) views of an intensive mixer. The top view illustrates the loop pattern created by the mixing pan (1) rotating clockwise and the rotating mixing tools [movable mixing star (2) and stationary wall scraper] rotating either clockwise or counterclockwise while mounted eccentrically inside the mixing pan. The optional high-energy rotor (3) intensifies the mixing action. Other components include the discharge opening (4), rotary discharge table (5), discharge plough (6), and either one or two discharge chutes (7).

24 Métodos de Compactação Usados na Produção de Moldes 1. Socamento Manual 2. Compressão P 3. Ação Vibratória 4. Arremesso Areia

25 Métodos de Compactação Usados na Produção de Machos 1. Socamento Manual Ar comprimido Câmara 2. Sopro e Disparo Bocais Caixa de Machos

26 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

27 Moldagem Mecânica Utiliza Máquinas ou Prensas de Moldagem Peças de pequeno e/ou médio portes Produção em grandes séries Modelos geralmente em placas (em um ou nos dois lados da placa match plate Permite obtenção de peças com melhor precisão dimensional

28 1. Somente por Impacto Máquinas de Moldagem 1 a geração de Máquinas de Moldagem Movimento de ascensão e descenso da placa de suporte. Utilizada para Moldes de Pequeno Porte

29 Máquinas de Moldagem 2. Impacto + Compressão Combinam ações de impacto e compressão. Indicadas para moldes maiores que exigem maiores esforços.

30 Máquinas de Moldagem 3. Prensas de Moldagem DISAMATIC Partição Vertical do Molde Opera sem caixa Prensa Especial de Moldagem 03 Modelos com Dimensões Padronizadas

31 DISAMATIC MOLDAGEM EXTRAÇÃO DO MODELO Seqüência de Operações: COLOCAÇÃO DE MACHOS FECHAMENTO VAZAMENTO/RESFRIAMENTO DESMOLDAGEM

32 Máquinas de Moldagem 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. Cabeçote de Compressão Múltiplo

33 Representação Esquemática

34 Representação em 3D

35 Esquema de Funcionamento

36 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.

37 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;

38 Linhas de Moldagem

39 Desmoldagem Flat deck vibratory type shakeout device

40 Desmoldagem Rotary-type shakeout system

41 sem Aglomerantes Moldagem à Vácuo (V-process) O processo de moldagem à vácuo (V-process), é um processo de moldagem em areia que não utiliza aglomerantes. A areia é colocada entre dois filmes de plástico e moldada pela aplicação de vácuo. O processo foi inicialmente desenvolvido no Japão para a produção de fundidos com elevadas relações área superficial/volume, estando hoje licenciado para utilização em todo o mundo Vantagens: Redução na evolução de fumos e poeiras. Dispensa o uso de misturadores de areia e de máquinas de moldagem Simplifica a desmoldagem e o reaproveitamento da areia. Menor desgaste dos ferramentais Os fundidos obtidos apresentam bom acabamento e excelente precisão dimensional

42 Sequência de fabricação de moldes por moldagem à vácuo V-process molds

43 V-process molds 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.

44 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

45 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.

46 PROCESSO LOST FOAM Vazamento e preenchimento do molde.

47 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.