Otimização de Folgas de Modelo para Fundições Metálicas Precisas

As folgas de modelo para produzir fundição de tamanho e forma adequados dependem parcialmente do projeto do produto, do molde, das características de retração e contração do metal, etc. Na prática, é muito difícil prever precisamente qualquer regra matematicamente; um processo de tentativa e erro é o melhor para ajustar as dimensões do modelo e obter os resultados desejados.

1. Folga de Retração (Shrinkage Allowance)

Quando qualquer metal esfria, encolhe naturalmente. A contração total de uma fundição compreende três elementos: contração do líquido da temperatura de vazamento à de congelamento, contração pela mudança de líquido para sólido e contração final do sólido da temperatura de congelamento à ambiente. As duas primeiras são consideradas no projeto da fundição; o último efeito é compensado projetando o modelo maior.

Se o próprio objeto final for usado como modelo, a fundição resultante seria ligeiramente menor que o desejado. Para compensar, usa-se uma regra de retração (shrink rule) na definição das medidas do modelo. A regra de retração para ferro fundido é 10 mm por metro (retração média do ferro fundido) mais longa que a régua padrão.

Folgas de retração típicas para materiais importantes de fundição (mm/m): Ferro fundido cinzento — 7 a 10,5; ferro fundido branco — 21; ferro maleável — 15; aço — 20; latão — 14; alumínio — 18; ligas de alumínio — 13 a 16; bronze — 10,5 a 21; magnésio — 18. Na prática, a folga varia com projeto da fundição, espessura e outras dimensões, tipo de metal, temperatura de vazamento, resistência do molde à contração normal (causada por lugs salientes, núcleos, projeto e complexidade da fundição, material de moldar e sua dureza, método de moldagem, etc.).

Quando modelos metálicos devem ser fundidos a partir dos modelos originais, deve-se permitir dupla retração.

2. Folga de Inclinação (Draft Allowance)

Quando um modelo é retirado do molde, a tendência de rasgar as bordas do molde em contato com o modelo diminui muito se as superfícies do modelo receberem uma leve conicidade na direção paralela à qual é retirado (Fig. 3.15).

Essa conicidade das laterais do modelo, chamada inclinação de desmoldar (draft), fornece folga leve para o modelo ao ser erguido. A quantidade necessária depende da forma e tamanho da fundição (comprimento do lado vertical do modelo), método de moldagem, método de produção, complexidade do modelo, e se moldado à mão ou por máquina. Moldagem por máquina requer inclinação mínima.

A inclinação em superfícies externas é de cerca de 10 a 20 mm por metro. Em furos internos pequenos, deve ser cerca de 30 mm por metro. Em moldagem em areia verde, superfícies internas geralmente requerem mais inclinação que as externas.

3. Folga de Acabamento (Finishing Allowance)

Quando o projetista detalha uma peça a ser feita, cada superfície a ser usinada é indicada por uma marca de acabamento. A marca indica que metal adicional deve ser fornecido nesse ponto para haver material a usinar. A quantidade a adicionar depende do tamanho e forma da fundição; em geral, a folga para fundições pequenas e médias é 3 mm para ferrosos e 1,5 mm para não-ferrosos.

Sempre que possível, superfícies a usinar devem ser fundidas no lado drag do molde. Porém, onde superfícies acabadas são fundidas no cope, folga extra deve ser feita. A folga de acabamento/usinagem depende do método de usinagem (torno, furação, retífica, etc.), características do metal (ferroso, não-ferroso, mole, facilmente usinável), método de fundição (ex.: centrífuga requer mais folga no lado interno), tamanho e forma (ex.: mais folga na superfície superior que coleta impurezas, fundições longas tendem a empenar), grau de acabamento requerido.

4. Folga de Distorção ou Empeno (Distortion or Camber Allowance)

Aplica-se apenas a fundições de formas irregulares (ex.: em U) ou com grandes áreas planas, que se distorcem no resfriamento devido à retração do metal. Por exemplo, fundição em U distorce com as pernas divergentes, em vez de paralelas. Para compensar, o modelo é feito com pernas convergentes; no resfriamento, as pernas da fundição endireitam. Essa folga depende do julgamento e experiência do modelista, que compreende as características de retração do metal.

5. Folga de Pancada ou Sacudida (Rapping or Shaking Allowance)

Quando um modelo é batido no molde antes de ser retirado, a cavidade no molde aumenta ligeiramente. Em fundição de tamanho médio, esse aumento pode ser ignorado. Em fundições grandes ou que devem encaixar sem usinagem, a folga de sacudida deve ser considerada tornando o modelo ligeiramente menor.