Aula 12: Processos de Moldagem e Macharia em Areia Ligadas Quimicamente 01: Introdução - Diferentes tipos de processos de moldagem e macharia que utilizam areias aglomeradas com resinas. 02: Os Processos de Moldagem e Macharia em Areia - Areia Silicato de Sódio-CO 2 - Areia Óleo - Shell Moulding - Caixa Fria (Cold Box) Caixa Quente (Hot Box) Constituintes das Misturas Processamento Mecanismos de Cura Características dos Moldes/Machos Vantagens e Limitações 03: Equipamentos de Macharia 1
Processos em Cold Box Resina fenólica uretânica/amina Resina furânica/so 2 (Resina acrílica/epoxy) SO 2 Silicato de Sódio/CO 2 Phenolic ester Processos de Cura a Quente (Heat-Cured) Shell Molding Areia-óleo (oven bake) Fenólico em caixa quente Furânico em caixa quente Furânico (alcool furfuríco) em caixa morna 2
Processos sem Queima (No Bake) Resina furânica/ácido Resina fenólica/ácido Resina fenólica alcalina/éster Silicato/éster Fenólica uretânica/amina Polyol isocianato Alumina-fosfato SHELL MOULDING (Moldagem em Casca) Constituintes da Mistura Areia Base + Resina Termofixa + Catalizador AREIA COBERTA Mecanismo de Cura O filme de resina é total ou parcialmente polimerizado pela ação do calor. 3
SHELL MOULDING Procedimento para Obtenção de Moldes Shell Mistura Areia Coberta Colocação da areia em caixa basculante. Basculamento da areia sobre a placa modelo (recoberta com desmoldante e pré-aquecida à 200-260 0 C. Manutenção pelo tempo necessário à formação da espessura de casca desejada. Basculamento para remoção da areia não curada. Extração da casca (meio molde). Fechamento do Molde (colagem de duas cascas). Suporte Caixa Basculante Processo Shell Moulding Casca curada Areia Coberta Placa Modelo a) Modelo é erguido em direção à caixa basculante b) Areia cura em contato com a placa aquecida c) Modelo e caixa são basculados. d) Modelo e casca são abaixados.. f) Molde obtido pela união entre 02 cascas. e) A casca (meio molde) é extraída da placa modelo. 4
Processo Areia - Silicato de Sódio CO 2 Mistura (areia + Silicato de Na) 1.Processamento Compactação (molde ou macho) Gasagem com CO 2 2. Mecanismo de Cura: Modificações fisico-químicas produzidas no filme de silicato pela ação do CO 2 Processo Areia - Silicato de Sódio CO 2 3. Características dos moldes/machos: Elevada Rigidez Estabilidade dimensional em peças de grande porte. Baixa Colapsibilidade Restrições na utilização e necessidade de aditivos. 5
Processo Areia - Óleo Mistura (areia + óleo de linhaça) 1. Processamento Compactação (molde ou macho) Estufagem (200-250 0 C) 1-4 h Cura ao Ar 4-24 h 2. Mecanismo de Cura Filme de óleo sobre as partículas de areia polimeriza sob a ação do calor ou de aceleradores químicos. Processo Areia - Óleo 3. Características dos moldes/machos: Baixa Rigidez Indicado principalmente para machos pequenos e de geometria simples. Alta Colapsibilidade Poucas restrições na utilização e dispensa o uso de aditivos. 6
Processo Caixa Fria (Cold Box) Mistura: Areia + Sistema Fenólico-Uretânico (resina fenólica +isocianato) 1. Processamento Compactação (molde ou macho) Introdução do Catalisador (Amina Terciária ) na forma de suspensão em um gás (CO 2 - N 2 ou ar). 2. Mecanismo de Cura Polimerização das resinas sob a ação do catalisador do tipo amina terciária. Processo Caixa Fria (Cold Box) Sopragem da Areia Gasagem Purgamento Remoção do Macho Fabricação de um macho em caixa a frio. A areia mistura com dois tipos de resina é colocada na caixa de macho. A caixa de macho é a seguir junto a uma entrada de gás. 7
Processo Caixa Fria (Cold Box) 3. Aplicações Fabricação de machos em pequenas e grandes séries. 4. Características: Rapidez na obtenção. Excepcional Colapsibilidade. Processo Caixa Fria (Cold Box) a) b) Machos produzidos usando Cold Box e respectivas peças. (a) carcaça de transmissão de grande porte para equipamento agrícola, (b) disco de freio e turbina 8
Processo Caixa Fria (Cold Box) Precisão dimensional Elevada Colapsibilidade Elevada produtividade Vantagens: Fluidez da mistura Excelente acabamento superficial Baixa pressão de compactação Dispensa armações metálicas Não requer estufagem Utilização imediata após extração Processo Caixa Fria (Cold Box) Alto custo das resinas e catalizador Rigoroso controle da qualidade da areia Desvantagens: Necessidade de controle da temperatura de trabalho da areia Ferramentais para produção seriada exigem mais detalhes elevando os custos O ambiente precisa ser arejado com controle da exaustão Baixo tempo de estocagem (elevada higroscopia) O sistema de gasagem aumenta o custo 9
Processo Caixa Quente (Hot Box) 1. Constituintes da Mistura Areia Base + Resinas + Catalizador Uréia-formol/álcool furfúrico Resinas Uréia-formol/fenol-formol Fenol-formol/álcool furfúrico Catalizador: latente Quando decomposto pelo calor da caixa de macho, libera o composto ativo que provoca a cura. Processo Caixa Quente (Hot Box) Mistura: Areia + Resina + Catalizador 1. Processamento Sopro ou tiro da mistura numa caixa metálica previamente aquecida. Manutenção por um período de tempo necessário para a cura 2. Mecanismo de Cura O calor do ferramental inicia a reação exotérmica que endurece o macho progressivamente da periferia para o centro em função da polimerização da resina. 10
Processo Caixa Quente (Hot Box) 3. Aplicações Produção de grandes séries de machos maciços, de espessura reduzida e com elevado índice de complexidade. Os machos de maior espessura devem ser feitos preferencialmente com resina furânica devido maior rapidez na cura Maior rapidez de cura e redução no tempo de permanência no ferramental. Processo Caixa Quente (Hot Box) Copia facilmente detalhes (alta fluidez). Bom acabamento. Usa-se areia mais grossa menor consumo de resinas. Vantagens: Boa colapsibilidade. Maior produtividade em comparação com o Shell. Dispensa estufagem (não sofre deformações) Permite o emprego de qualquer tipo de misturador (contínuo ou não). Aplica-se em Al Mg F o F os - Aços 11
Processo Caixa Quente (Hot Box) Exige energia térmica para cura. Ferramentais mais sofisticados e onerosos. Desvantagens: Não se pode usar qualquer material na confecção dos ferramentais (alta abrasão). Vida útil da mistura aproximadamente 4h. Desprendimento de gases tóxicos durante a cura. Dificuldade de cura em paredes mais espessas (acima de 30 mm) Caixa de macho em alumínio bipartida para obtenção de um macho complexo 12
Maquina Sopradora de Machos Processo: Cura a Frio As máquinas de soprar machos da linha destinadas às Fundições que necessitam de alta produtividade em moldes ou machos. Nela são utilizadas três mesas de fixação de caixas sincronizadas, isto é, enquanto uma caixa faz o sopro, a outra está sendo gasada e a outra é extraída. DADOS TÉCNICOS Sopro Processos de confecção Produção máxima por hora (*) Peso macho Painel de comando Peso aproximado do equipamento Mesa de três posições sincronizadas Número de caixas na máquina Movimentos hidráulicos Sistema de exaustão Vertical ou Horizontal Caixa fria Vertical: 275 sopros Horizontal: 225 sopros 5-30 Litros CLP com interface 2000 Kg Sopro, gasagem e extração 03 (três) Giro, sopro, gasagem e extração Duplo (caixa e cabine) Máquina para Sopro e Gasagem Máquinas Sopradoras de Machos e Moldes da Linha a, aplicadas nos processos de sopro e gasagem. Podem trabalhar tanto com ferramentais de partição horizontal como vertical. Possibilita trabalhar com caixas de machos simples, podendo serem confeccionadas em madeira, resina ou metal; com ou sem sistema de extração. DADOS TÉCNICOS Capacidade de sopro e gasagem Produção por hora Força de fechamento Painel de comando Número de caixas na máquina Sistema de exaustão 5-80 litros Variável de acordo com a capacidade 5000 kg CLP com interface 01 caixa com dimensões variáveis Duplo (caixa e cabine) 13
Gasadores e Módulos de Gasagem Utilização: Processo Cold Box para gasagem de machos e moldes. Características: -permite gasagem e lavagem com eficiência e rapidez, - opera com baixo custo para o processo Estudos Atuais sobre Areias de Fundição e Materiais de Moldagem Motivações tecnológicas, ambientais e econômicas Alguns Exemplos: - Descarte: sério impacto ambiental Descoberta de novas aplicações - Materiais de Moldagem: areias alternativas para a sílica novos aditivos - Aglomerantes orgânicos: redução dos impactos ambientais e melhoria da eficiência. 14