8 FUNDIÇÃO EM MOLDES PERMANENTES (COQUILHAS) Nos processos com moldes permanentes, o molde (também chamado de coquilha) é confeccionado em material metálico (ferro fundido, aço e, mais raramente, bronze), sendo que não há necessidade da sua destruição para a retirada da peça fundida (Figura 28). Figura 28- Molde permanente (coquilha). A vida útil do molde depende do material a ser vazado e da temperatura de vazamento da liga, podendo varia, por exemplo, de 5.000 peças (de ferro fundido) até 1.000.000 peças (de ligas de magnésio e zinco). A alta condutibilidade térmica dos materiais dos moldes permite um resfriamento rápido do fundido, proporcionando o surgimento de granulações mais refinadas na estrutura da peça fundida, com a conseqüente melhora de suas propriedades mecânicas. Por este motivo, peças fabricadas por fundição que necessitem de seções com elevada resistência mecânica podem ser produzidas através de moldes mistos, ou seja, moldes produzidos por outros processos e com seções coquilhadas naquelas regiões onde se deseja ter uma resistência mecânica mais elevada (Figura 29). PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 38
Figura 29 - Molde misto para fundição de um cilindro de laminação. A seção coquilhada apresentará resistência mecânica maior que nas outras seções. O vazamento do metal líquido nos moldes permanentes pode se dar por gravidade ou por pressão. 8.1 VANTAGENS a) Bom acabamento superficial; b) Estreitas tolerâncias dimensionais; c) Melhora nas propriedades mecânicas quando comparadas a outros processos de fundição. 8.2 DESVANTAGENS a) Alto custo do molde; b) Processo limitado a peças de tamanho relativamente pequeno ou médio; c) Excessivamente oneroso para séries pequenas; PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 39
d) Nem todas as ligas podem ser fundidas em moldes permanentes (principalmente nos processos de fundição sob pressão); e) Peças de geometria complexa dificultam o projeto do molde e a extração da peça fundida de seu interior. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 40
9 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO Nos processos de fundição sob pressão, o metal fundido é submetido a uma pressão de forma a forçá-lo a penetrar na cavidade do molde (neste caso também chamado de matriz). As matrizes são confeccionadas em aço-ferramenta tratado termicamente e são geralmente construídas em duas partes as quais são hermeticamente fechadas no momento do vazamento do metal líquido. O metal é bombeado na cavidade da matriz sob uma pressão suficiente para o preenchimento total de todas as suas cavidades e reentrâncias. A pressão é mantida até que o metal se solidifique, no que então a matriz é aberta e a peça ejetada por meio de pinos acionados hidraulicamente (Figura 30). As matrizes podem ser refrigeradas a água para evitar seu superaquecimento, aumentando sua vida útil e evitando defeitos nas peças. Figura 30 - Matriz para fundição sob pressão. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 41
A fundição sob pressão é automatizada e é realizada em equipamentos de câmara quente ou câmara fria. 9.1 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO EM CÂMARA QUENTE O processo de fundição sob pressão realizado na máquina de câmara quente utiliza um equipamento no qual existe um recipiente aquecido onde o metal líquido está depositado. No seu interior está um pistão hidráulico que, ao descer, força o metal líquido a entrar em um canal que leva diretamente à matriz. A pressão exercida pelo pistão faz com que todas as cavidades da matriz sejam preenchidas, formando-se assim a peça. Após a solidificação do metal, o pistão retorna à sua posição inicial, mais metal líquido entra na câmara, por meio de um orifício, e o processo se reinicia (Figura 31). Figura 31 - Fundição sob pressão em câmara quente. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 42
9.2 FUNDIÇÃO SOB PRESSÃO EM CÂMARA FRIA Temperaturas de fusão mais altas da liga a ser fundida podem causar dano ao sistema de bombeamento (cilindro e pistão). Nestes casos, utiliza-se a máquina de fundição sob pressão de câmara fria, empregada principalmente para fundir ligas de alumínio, magnésio e cobre. O princípio de funcionamento desse equipamento é o mesmo das máquinas de câmara quente, com a diferença que o forno que contém o metal líquido é independente do equipamento, de modo que o sistema de injeção não fica dentro do banho de metal (Figura 32). Figura 32 - Fundição sob pressão em câmara fria. 9.3 VANTAGENS a) Peças com maior resistência mecânica do que as fundidas em areia; b) Produção de peças com formas mais complexas; c) Tolerâncias dimensionais mais estreitas; d) Alta capacidade de produção; PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 43
9.4 DESVANTAGENS a) Limitações no emprego do processo (utilizado para ligas não-ferrosas, com poucas exceções); b) Limitação no peso das peças (raramente superiores a 5 kg.); c) Retenção de ar no interior das matrizes, originando peças incompletas e porosidade na peça fundida; d) Alto custo do equipamento e dos acessórios, limitando o seu emprego a grandes volumes de produção. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO III 44