Moldes de areia:definição e classificação | Fundição | Metalurgia

Neste artigo iremos discutir sobre:​​- 1. Definição de Moldes de Areia 2. Classificação de Moldes de Areia 3. Alimentação de Metal.

Definição de moldes de areia:

Os moldes de areia podem ser definidos como - um recipiente de areia pré-formado no qual o metal derretido é derramado e solidificado. Após a fundição, é removido do molde de areia, o molde de areia é geralmente destruído. Os moldes são preenchidos despejando o metal fundido em uma abertura no topo do molde e passagens apropriadas são feitas para permitir que o metal flua para todas as partes do molde por gravidade.

Fundições de tamanho pequeno ou médio geralmente são feitas em um frasco - um recipiente em forma de caixa retangular, sem parte superior e inferior. O frasco pode ser feito em duas ou três partes, e as partes são mantidas em alinhamento por pinos-guia. É necessário prender o frasco antes de despejar o metal fundido nele, a fim de evitar que o efeito flutuante do metal fundido se eleve a parte superior do frasco.

Classificação de moldes de areia:

Dependendo do material usado, os moldes podem ser classificados como:

1. Moldes de areia verde,

2. Moldes secos,

3. Moldes de areia seca,

4. Moldes colados com cimento,

5. Moldes de metal.

1. Moldes de areia verde:

Moldes de areia verde são aqueles moldes de areia em que a umidade está presente na areia no momento de despejar o metal fundido. Os grãos são mantidos juntos por argila úmida. O nível de umidade deve ser controlado com cuidado. São utilizados para fundição de praticamente todas as ligas ferrosas. A areia verde está disponível em muitos tipos e é usada para fazer moldes pequenos, médios e até mesmo grandes.

Os moldes de areia verde são menos caros de fazer, pois o material básico para eles é mais barato. Uma produção maior pode ser obtida a partir de determinado espaço. Eles não requerem nenhuma operação de reforço ou equipamento, mas núcleos de areia seca devem ser usados. Por serem mais macios que os moldes de areia seca, permitem maior liberdade de contração, quando as peças fundidas solidificam e resfriam.

Além disso, a moldagem é menos demorada. No entanto, os moldes de areia verde têm algumas desvantagens, a saber, não são tão fortes quanto os outros, podendo ser danificados durante o manuseio ou por erosão do metal. A umidade presente na areia também pode causar certos defeitos na fundição, como orifícios de sopro, orifícios de gás, etc.

Esses moldes não podem ser armazenados por muito tempo. O acabamento superficial da peça fundida obtida a partir do molde de areia verde não é muito liso. Às vezes, aditivos como pó de carvão ou materiais orgânicos também são adicionados e isso é chamado de moldagem de argila.

A tabela a seguir (3.5) mostra a composição da areia verde para vários fins:



Os três métodos comumente usados ​​de moldagem em areia verde são:

(a) Método Areia Aberta:

É a forma mais simples em que todo o molde é feito no chão da fundição ou em um leito de areia acima do nível do chão. Este método é empregado principalmente para fundições sólidas simples com tampos planos.

Após o correto nivelamento, o padrão é pressionado no leito de areia para a confecção do molde. A caixa de moldagem não é necessária e a superfície superior do molde é aberta ao ar. A bacia de despejo é feita em uma extremidade do molde, e o canal de transbordamento é cortado nas laterais da cavidade.

(b) Método de cama:

Neste método, uma capa, ou seja, uma cobertura de areia, é necessária. É utilizado quando a superfície superior da peça fundida não é plana. O padrão é martelado na areia do piso da fundição ou em um arrasto preenchido parcialmente com areia para formar a cavidade do molde. O topo do arrasto é alisado e a areia de divisão espalhada. Uma copa é colocada sobre o padrão e compactada.

Os corredores e risers são cortados e a caixa de proteção é levantada. O padrão é então retirado, as superfícies dos moldes de arrasto e cope terminadas e o cope recolocadas em sua posição correta para completar o molde.

(c) Método de rotação:

Este método é comumente usado para padrões sólidos e também divididos. Metade do padrão é colocada com seu lado plano em uma placa de moldagem, um arrasto é compactado e rolado. Em seguida, a copa é colocada sobre a outra metade do padrão e é forçada e enrolada. As duas metades do padrão são sacudidas e retiradas. Agora, a manta é colocada na arrasta para montagem do molde.

2. Moldes com pele seca:

Estes são feitos de areia verde com cozimento de areia seca. Em alguns casos, a umidade é seca da camada superficial de areia compactada até uma profundidade de 25 mm por aquecedor ou tochas a gás. São mais comuns em grandes moldes e podem ser usados ​​para fundição, praticamente todas as ligas ferrosas e não ferrosas.

Eles são mais baratos de construir do que os moldes de areia seca, mas mais caros do que os moldes de areia verde de determinado tamanho. Tem as vantagens de menos equipamento, materiais mais baratos, menos tempo de preparação e menos espaço em comparação com a moldagem com areia seca. No entanto, eles não são tão fortes quanto os moldes de areia seca e não podem ser armazenados por muito tempo, pois a umidade pode migrar através da pele seca.

3. Moldes de areia seca:

São feitos com aquela areia que não requer umidade para desenvolver resistência. A mistura de areia para pequenos e médios trabalhos consiste em 13 partes de areia do chão, 8 partes de areia nova e 1 parte de esterco de cavalo ou serragem. Para trabalho pesado, essas proporções são 11:9:1 e para trabalho extra pesado - 10:10:1.

A superfície do molde é borrifada com água de melaço. Todas as partes do molde são cozidas no forno a 150-300 ° C (até que a umidade seja removida) para aumentar a resistência, resistir à erosão e melhorar as condições da superfície. Os moldes de areia seca podem ser usados ​​para muitas ligas, mas são mais comumente usados ​​para fundições de aço.

Eles são usados ​​principalmente em operações de pequeno e médio porte. Para operações de tamanho maior, os moldes de areia seca são feitos em seções e montados após o cozimento. Os moldes de areia seca são mais resistentes e podem ser manuseados mais facilmente com menos danos e também podem ser armazenados por mais tempo.

Estes resistem à erosão do metal, e a tendência para defeitos relacionados à umidade é eliminada. As desvantagens desses moldes são:eles exigem um material de moldagem mais caro, os custos de mão de obra são altos e são necessários mais operação, equipamento e espaço.

4. Moldes com Cimento:

Nesses moldes, areia de sílica ligada com cimento Portland é usada como material de moldagem, que seca ao ar. Esses moldes são mais comumente usados ​​para trabalhos ferrosos muito grandes e moldagem de caroço e em outros casos, onde o cozimento é impossível. Possui alta resistência e possui todas as vantagens da areia seca.

Para esses moldes, espaço extra para a operação de secagem ao ar deve ser fornecido. Os materiais usados ​​nesses moldes não podem ser usados ​​novamente como outros moldes, portanto, o processo se torna caro.

5. Moldes de metal:

Eles são usados ​​para processos de fundição sob pressão, molde permanente e fundição centrífuga.

Alimentação de metal em moldes de areia:

Cuidar dos problemas de alimentação, especialmente quando a fundição é complexa em tamanho e forma, é o aspecto mais importante para garantir uma fundição sólida. Os problemas são encontrados devido à baixa taxa de abstração de calor de uma grande massa de metal. Isso resulta na minimização dos gradientes de temperatura e na dificuldade de obtenção da solidificação de forma direcional em direção ao alimentador.

Embora seja fácil obter solidificação direcional com ligas que têm uma faixa de congelamento curta, é bastante difícil com ligas com uma faixa de congelamento ampla. A localização de alimentadores e risers, para fornecer líquido quente para seções mais espessas, que podem ficar isoladas durante a solidificação, e para estabelecer gradientes de temperatura inicialmente, é muito importante. Às vezes, gradientes de temperatura podem ser estabelecidos artificialmente usando calafrios dentro dos moldes, almofadas isolantes e seções cônicas.

Pode-se notar que as cavidades de contração podem se formar em seções como T _s e cruzes, etc., que demoram mais para solidificar porque, em tais casos, o volume do metal é maior e a área de superfície através da qual o calor pode escapar é reduzida. A solução, portanto, está em fornecer formas nas quais o volume do metal seja diminuído e a área de superfície através da qual o calor possa escapar seja aumentada.

No caso de cruzes, os melhores resultados podem ser obtidos alternando a localização das nervuras, ou introduzindo um orifício no centro da cruz, ou usando uma teia circular cujas paredes são mais finas do que as nervuras retas. Deve-se garantir que a última porção a solidificar será alimentada com metal do alimentador. Projeto, dimensionamento e localização de alimentadores, portões e canais são, portanto, os mais importantes.

Normalmente, os problemas de alimentação são mais bem resolvidos com a experiência, mas algumas regras científicas e empíricas desenvolvidas com a experiência servirão como um bom guia para lidar com esse problema.

(i) Abordagem de transferência de calor (efeito do tempo de raiz quadrada):

(ii) Regra de Chvorinov:

De acordo com a regra de Chvorinov, a espessura de uma pele uniforme,



Assim, para qualquer forma em que as mesmas condições de contorno de interface se mantenham, de acordo com a regra de Chvorinov, o tempo de solidificação é diretamente proporcional ao quadrado da razão entre o volume e a área de superfície.

A fim de garantir que o metal no alimentador se solidifique por último,



Para o mesmo volume, o tempo de solidificação aumentará progressivamente para as seguintes formas, porque suas áreas de superfície para os mesmos volumes diminuem:

eu. Pratos,

ii. bares,

iii. cuboides,

4. cilindros curtos,

v. esferas.

Embora, teoricamente, a esfera leva mais tempo para se solidificar, mas não é viável para alimentadores. O cilindro curto é o mais próximo a ser aproximado e é cônico para facilitar a moldagem.