Moldagem de conchas: Como funciona e aplicações
Se trabalha com fundição de metais, sabe como é importante obter peças suaves e precisas, mantendo a produção eficiente. A moldagem em casca é um método que ajuda a alcançar uma elevada precisão e consistência no fabrico.
Neste guia, ficará a saber o que é a moldagem em casca, como funciona, as suas aplicações e muito mais.
O que é o Shell Molding?
A moldagem em casca é um processo de fundição que utiliza uma fina casca de areia endurecida para formar o molde.
Ao contrário da fundição em areia tradicional, em que o molde é feito inteiramente de areia compactada, a moldagem em concha utiliza uma mistura de areia revestida de resina que cria um molde mais suave e mais preciso. Isto resulta em peças fundidas com melhores acabamentos de superfície e tolerâncias mais apertadas.
O papel da moldagem em casca no fabrico
A moldagem em casca ajuda-o a fabricar peças metálicas mais precisas e mais suaves do que a fundição em areia normal. Este processo permite uma produção rápida com menos trabalho manual.
Se necessitar de peças de alta precisão, como as árvores de cames, a moldagem em casca é a melhor escolha, uma vez que a fundição em areia não é suficientemente precisa.
Prós e contras da moldagem em casca
Se automatizar a moldagem em casca, pode poupar dinheiro em mão de obra. Outros benefícios incluem:
- Superfícies lisas e formas exactas, o que reduz o trabalho de acabamento.
- O aglutinante de resina queima durante a fundição, pelo que a remoção da peça final é fácil.
- Funciona bem para fazer formas complexas.
- Pode reutilizar a mistura de areia e resina.
- As ferramentas utilizadas são pouco dispendiosas e a produção pode começar rapidamente.
- Este processo pode ser utilizado tanto para metais ferrosos como para metais não ferrosos.
Para que o processo de fundição funcione bem, é frequente serem necessários sistemas especiais de fecho, mas estes custam muito caro e criam resíduos adicionais. Outras desvantagens incluem:
- A resina fenólica utilizada é cara, embora seja necessária apenas uma pequena quantidade.
- O equipamento custa muito à partida.
- A peça final pode apresentar pequenas bolsas de ar ou encolhimento.
- Mesmo com um acabamento suave, algumas peças podem ainda necessitar de trabalho adicional.
- Se não automatizar o processo, pode ser necessário muito trabalho manual.
Como é que a moldagem em casca funciona?
Primeiro, cria-se o molde cobrindo um padrão aquecido com uma mistura de areia e resina. Esta mistura endurece e forma uma casca. O molde tem normalmente duas metades.
Uma vez retirado o processo, fixam-se as duas metades e deita-se metal fundido no interior. Depois de o metal arrefecer e endurecer, parte-se o molde para retirar a peça acabada.
Processo passo-a-passo de moldagem de conchas
A moldagem de conchas segue seis etapas principais:
1. Criar o padrão
Primeiro, é necessário fazer um padrão de metal que corresponda à forma da peça final. Este padrão é normalmente feito de aço ou ferro.
Se estiver a trabalhar com metais reactivos, poderá ter de utilizar grafite. Cada molde representa normalmente metade da peça, pelo que serão necessários dois moldes para formar um molde completo.
2. Fazer o molde
Pode reutilizar o mesmo molde para criar vários moldes. Comece por revestir o molde com um lubrificante, como o estearato de cálcio. Depois, aqueça-o a 175-370°C (350-700°F).
De seguida, coloque o molde sobre uma caixa cheia de uma mistura de areia e resina. Vire a caixa para que a areia e a resina adiram ao molde aquecido, formando uma concha. O calor cura a resina, endurecendo a concha.
3. Montagem do molde
Quando a concha tiver arrefecido, retire-a do molde. De seguida, junte as duas metades do molde da concha dentro de um recipiente chamado frasco.
Para manter o molde estável, preencher o espaço entre o invólucro e as paredes do frasco com uma injeção de metal. Fixar bem as metades do molde para evitar fugas.
4. Verter o metal fundido
Agora, verta o metal fundido no molde. Isto pode ser feito manualmente ou com uma máquina de vazamento automatizada.
5. Deixar o metal arrefecer
O metal fundido precisa de tempo para arrefecer e solidificar. Deixe-o arrefecer naturalmente à temperatura ambiente - a utilização de líquidos refrigerantes ou o arrefecimento forçado podem alterar a estrutura e as propriedades do metal.
O tempo exato de arrefecimento depende do tipo e da dimensão da peça metálica.
6. Retirar a peça fundida
Quando o metal tiver arrefecido completamente, retire a peça do molde. Pode fazê-lo separando as duas metades do molde ou partindo o molde.
Se o molde tiver sido corretamente lubrificado antes do vazamento, o material do molde sairá facilmente.
Quais são os metais utilizados na moldagem de conchas?
É possível utilizar muitos tipos de metais na moldagem de conchas e, em seguida, apresentam-se alguns dos mais comuns.
Liga de alumínio
Ligas de alumínio como ASTM A356, ASTM A413 e ASTM 360 são utilizados quando são necessários materiais leves em vez de aço pesado. O alumínio também conduz bem o calor e a eletricidade.
No entanto, não é tão resistente como o aço e a sua produção gera mais gases com efeito de estufa, pelo que é menos amigo do ambiente.
Aço inoxidável
O aço inoxidável contém pelo menos 10,5% de crómio, pelo que é altamente resistente à ferrugem e à corrosão. Existe em diferentes tipos, incluindo o aço inoxidável ferrítico, martensítico, austenítico, endurecido por precipitação e duplex.
Embora o aço inoxidável seja menos durável, é mais frágil e tem menos resistência à tração do que o aço-carbono.
Cobre
Cobre é um metal macio e leve que é ótimo para a condutividade, maquinabilidade e resistência à corrosão. A maioria das ligas de cobre funciona bem na moldagem de conchas, exceto o latão.
A desvantagem é que as ligas de cobre podem ser caras e não são tão resistentes como o aço.
Aço macio
O aço macio é um aço com baixo teor de carbono que é forte, acessível e fácil de trabalhar. É normalmente utilizado na moldagem de cascas porque é dúctil, soldável e resistente ao impacto.
No entanto, enferruja facilmente se não for protegido com revestimentos ou tratamentos.
Aço de liga leve
Liga de aço contém diferentes metais para melhorar a força, a durabilidade e a resistência à temperatura. Os graus comuns utilizados na moldagem de cascas incluem 20Mn, 45Mn, 40Cr, 42CrMo e 20CrNiMo.
Cada liga tem propriedades diferentes, pelo que pode escolher uma com base no custo, na força ou na resistência à corrosão.
Ferro fundido
O ferro fundido costumava ser o metal mais comum para fundição devido às suas fortes propriedades. Ainda hoje, é amplamente utilizado em muitas indústrias.
Os tipos populares de ferro fundido para moldagem de cascas incluem ferro fundido cinzento, ferro nodular, ferro fundido branco, ferro maleável e ferro fundido ligado.
Moldagem de conchas vs outros processos de fundição
A moldagem em casca é apenas um tipo de fundição. Eis como a moldagem em casca se compara a outros tipos:
Moldagem em casca vs fundição injectada
A fundição injectada e a moldagem em casca produzem ambas peças metálicas, mas os seus moldes são muito diferentes. A fundição injetada utiliza um molde de metal permanente, também chamado de matriz, e injeta metal fundido sob alta pressão.
A moldagem em casca, no entanto, utiliza um molde descartável de areia e resina e baseia-se na força do molde para obter precisão, em vez de pressão. A fundição sob pressão é um processo muito mais rápido, mas só funciona para metais com pontos de fusão baixos e peças com formas simples.
Moldagem em casca vs Moldagem por injeção
A moldagem por injeção é outro método de moldagem de precisão, mas é utilizado para plásticos em vez de metais. Na moldagem por injeção, o plástico fundido é forçado a entrar num molde de metal sólido sob alta pressão.
A moldagem em casca, por outro lado, verte metal fundido num molde de areia temporário. A maior diferença entre os dois processos é o material - a moldagem em casca é para metais, enquanto a moldagem por injeção é para plásticos.
Moldagem em casca vs fundição por cera perdida
A fundição por cera perdida funciona de forma diferente da moldagem por concha. Começa com um padrão de cera, que é revestido de cerâmica para criar o molde. A cera é depois derretida, deixando uma cavidade para o metal fundido.
A moldagem de conchas, por outro lado, não utiliza cera. Em vez disso, forma um molde diretamente a partir de um padrão de metal e areia. A fundição por cera perdida produz o acabamento de superfície mais suave, por vezes tão fino como 1,3 microns, mas é um processo mais complexo e dispendioso em comparação com a moldagem em casca.
Aplicações da fundição em molde de concha
Eis algumas aplicações comuns da moldagem em casca em diferentes indústrias:
Automóvel: Utilizado para fabricar blocos de motor, cabeças de cilindro, árvores de cames, cambotas e caixas de transmissão.
Aeroespacial: Comum em lâminas de turbinas e caixas de engrenagens.
Maquinaria industrial: Utilizado para engrenagens, válvulas, caixas de bombas e braços de alavanca.
Equipamento elétrico: Ajuda a produzir caixas e componentes para sistemas eléctricos.
Petróleo e gás: Utilizado para corpos de válvulas e componentes de precisão personalizados.
Quanto custa a moldagem de conchas?
A moldagem em casca custa normalmente entre $0,25 e $0,30 por quilograma. É mais caro do que a fundição em areia normal porque a areia com infusão de resina custa mais do que a areia de fundição normal.
Além disso, é necessário equipamento adicional para aquecer e curar a mistura de resina e areia, o que aumenta o custo global de produção. Para pequenas séries de produção, a moldagem em casca é geralmente mais barata do que a fundição sob pressão, porque utiliza um molde mais simples feito de areia e resina.
No entanto, a moldagem em casca é mais cara do que a fundição sob pressão quando se produz um grande número de peças, porque a moldagem em casca requer sempre areia e resina novas para cada lote.
Qual é a qualidade dos produtos de moldagem de conchas?
A moldagem em casca cria acabamentos de alta qualidade e dimensões precisas em comparação com outros métodos de fundição. O acabamento suave da superfície dos produtos moldados em casca reduz defeitos como fissuras e corrosão.
A durabilidade, a resistência ao desgaste e a resistência ao calor dos produtos moldados em concha dependem principalmente do tipo de metal utilizado no processo.
Conclusão
A moldagem em casca é um método de fundição fiável que oferece alta precisão, superfícies lisas e produção eficiente para uma vasta gama de peças metálicas.
Em DEKA nossa empresa é especializada em soluções de fabrico avançadas, incluindo serviços de moldagem de conchas de alta qualidade adaptados às suas necessidades. Se procura soluções de fundição precisas e económicas, contacte-nos hoje mesmo e obtenha um orçamento gratuito.
