Como um dos processos de fabricação mais antigos e versáteis do mercado, que remonta a milhares de anos na história, fundição em areia continua a desempenhar um papel fundamental mesmo nos dias de hoje. À medida que tecnologias mais novas e avançadas aparecem, métodos mais antigos, como a fundição em areia, continuam em jogo porque são práticos, econômicos e podem produzir formas que poucos outros métodos conseguem.
Este blog explorará os fundamentos da fundição em areia, seus principais benefícios e limitações e a ampla gama de aplicações que a tornam uma escolha popular nas indústrias atualmente.
O que é fundição em areia?
Fundição em areia é um tipo de processo de fundição de metal que utiliza areia como material de molde. Este método envolve despejar metal derretido em uma cavidade de um molde feito de areia para produzir a forma necessária. O molde formado pode então ser quebrado para remover a peça fundida assim que o metal solidificar.
O processo segue estas etapas gerais:
- Criação de padrão: Um padrão é projetado para replicar a forma do produto final.
- Moldagem: Cria uma cavidade na areia a partir do molde.
- Derretimento e vazamento: O metal líquido é derramado no molde.
- Resfriamento e Solidificação: O metal pode esfriar e solidificar no molde.
- Remoção e Acabamento: O molde é quebrado e a peça fundida é limpa e acabada.
A simplicidade deste processo e a disponibilidade de matérias-primas fazem da fundição em areia um dos métodos de fabricação mais utilizados em todo o mundo.
Vantagens da fundição em areia
1. Qualquer liga virtualmente:
Fundições em areia pode ser facilmente fabricado em quase todas as ligas ferrosas ou não ferrosas. Alguns outros processos de fundição derretem e vazam superligas no vácuo, mas isso geralmente não é feito como fundição em areia. Alguns materiais não podem ser “trabalhado”, e deve ser feito como um casting.
2. Baixo custo de ferramentas:
O custo relativamente baixo das ferramentas torna a fundição em areia um processo de escolha para necessidades de menor volume. Os padrões se desgastam, portanto o material selecionado para o padrão (geralmente madeira, plástico ou metal) dependerá da quantidade de uso esperada da peça que está sendo produzida. Embora possa não ser mais barato no curto prazo, usinado (ou “sem padrão”) os moldes podem ser uma abordagem econômica para componentes com uso reduzido por um tempo muito mais longo.
3. Versátil – Tamanho, Peso, Forma:
Fundições em areia pode ser feito em pesos de onças a mais de 200 toneladas. Com o uso de núcleos, as estruturas internas podem ser moldadas no local. As peças moldadas dependem em grande parte da imaginação do designer. A maioria das peças fundidas em areia, entretanto, exigirá pelo menos algumas superfícies usinadas, seja por causa dos limites de tolerância inerentes ao processo, ou pela necessidade de combinar com outros componentes.
4. Qualquer quantidade:
Como o custo do ferramental pode ser muito baixo, a fundição em areia pode ser adequada para um lote único. Por outro lado, existem peças em automóveis que são fabricadas com esse tipo de processo, por isso também pode ser adequado quando é necessário um grande volume de produção. Outros fatores de projeto e tolerância são normalmente mais críticos do que o volume para selecionar este como o tipo preferido de processo de fundição.
5. Tempo:
Embora o processo de fundição possa ser mais rápido do que, por exemplo, a fundição de precisão, deve-se lembrar que os processos de pós-fundição, como a usinagem, podem agregar valor aos prazos de entrega gerais.
Preocupações com fundição em areia
1. Menor precisão dimensional:
A moldagem sem cozimento pode oferecer melhor precisão dimensional e repetibilidade do que a moldagem em areia verde, mas esse processo fornecerá, em média, menos precisão do que outros processos de fundição comuns.
2. Manutenção de padrão:
Embora tenha um custo mais baixo do que ferramentas para outros processos de fundição, ainda existe uma arte na criação de padrões. Os padrões podem ser volumosos, portanto o armazenamento deve ser gerenciado; isso é especialmente significativo se a fundição for produzida com pouca frequência. A moldagem sem padrão pode aliviar alguns desafios de armazenamento e manutenção de padrões.
3. Acabamento de superfície:
As fundições em areia tendem a proporcionar um acabamento superficial mais áspero do que outros processos de fundição. Esse ponto pode ser discutível se certas superfícies forem usinadas de qualquer maneira, ou se as superfícies na condição de fundidas forem aceitáveis.
Abaixo está uma comparação de acabamentos superficiais relativos que podem ser esperados de vários processos de fundição:
| Processo de fundição | Faixa RMS |
| Morrer | 20 – 120 |
| Investimento | 60 – 200 |
| Molde de concha | 120 – 300 |
| Centrífuga – Ferramentas padrão | 400 – 500 |
| Centrífuga – Molde Permanente | 20 – 300 |
| Estático – Molde Permanente | 200 – 420 |
| Areia Não Ferrosa Normal | 300 – 560 |
| Areia Verde Ferrosa Normal | 560 – 900 |
Elementos em fundição em areia
Antes de aprendermos as etapas envolvidas no processo, é importante entender as peças ou elementos utilizados no processo de fundição. Consulte o diagrama de fundição em areia abaixo enquanto aprende sobre os elementos.
- Cope and Drag: As partes superior e inferior de um arranjo de fundição são chamadas de lidar e arrastar, respectivamente. Geralmente são molduras de madeira
- Riser: Um riser é frequentemente chamado de alimentador. É um reservatório e uma passagem incluída em um molde de fundição de metal para evitar o encolhimento do metal.
- Corredor: Corredor é um canal de diâmetro reduzido utilizado para permitir o fluxo do metal fundido em direção à cavidade.
- Molde: É uma cavidade feita a partir de um padrão (cópia do molde final desejado) que é maioritariamente feito de areia.
- Núcleo: O núcleo na fundição em areia é um dispositivo inserido na cavidade do molde para criar características internas na fundição, como furos.
- Gate: É o ponto em que o metal atinge a cavidade do molde e começa a fluir para dentro dela.
- Areia Base: Também é conhecida como areia base e é a forma mais pura de areia (sílica).
- Aglutinantes: A cola que mantém os grãos de areia unidos é o agente aglutinante. Os tipos mais comuns de ligantes são argila & água, óleo, resina e silicato de sódio.
Aplicações de fundição em areia
Considerando que 70% dos fundições de metal são através do processo de fundição em areia ou molde, alguns dos produtos ou peças bem conhecidos de fundição em areia produzidos através deste processo incluem corpos de bomba, buchas, pistão de compressor de ar, impulsores, cárter do motor & cárter de óleo, volante de engrenagem, gás e tanque de óleo.
- Indústria de Mineração e Construção: Nas indústrias de mineração e construção, a fundição em areia é utilizada para a fabricação de placas resistentes ao desgaste; e partes do equipamento, como por exemplo, peças de britadores, dentes de dragas ou caçambas de escavadeiras.
- Indústria Marinha: A fundição em areia é usada na indústria naval para fabricar peças para motores marítimos, hélices, acessórios para barcos e outras peças necessárias para navios.
- Ferrovias: A fundição em areia é encontrada na indústria ferroviária na fabricação de rodas ferroviárias, sistema de freio ou acopladores.
- Agricultura e máquinas agrícolas: Também encontra aplicação na agricultura e em máquinas agrícolas para a produção de componentes como peças de tratores, arados e peças utilizadas em sistemas de irrigação.
Como a fundição em areia se compara a outros métodos
Em comparação com outros métodos de fundição, a fundição em areia tem suas próprias vantagens e compromissos:
- Comparado com a fundição sob pressão: Embora a fundição sob pressão ofereça um nível mais alto de precisão com acabamentos mais suaves, ela é cara e não é adequada para peças grandes.
- Versus Fundição de Investimento: A fundição de investimento alcança maior precisão e detalhes, mas é substancialmente mais cara e mais demorada.
- Em comparação, a fundição em molde permanente tem um tempo de ciclo mais rápido, mas menor capacidade de projeto em comparação com a fundição em areia.
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Conclusão
A fundição em areia continua sendo um importante processo de fabricação, proporcionando flexibilidade, economia e capacidade de produzir peças complexas para todos os setores. Embora tenha deficiências, os avanços tecnológicos estão ajudando a superar as limitações e tornando a fundição em areia uma opção viável para as aplicações atuais, desde componentes automotivos personalizados até peças de máquinas industriais, esculturas artísticas ou qualquer outro produto que você possa imaginar.
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