FABRICAÇÃO DE MODELOS E DE CAIXAS DE MACHO

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Modelação (Modelagem)

O processo de modelação consiste basicamente em construir uma réplica da peça que se deseja obter por meio do processo de fundição.

Essa réplica é denominada modelo e tem a finalidade de imprimir as dimensões da peça no molde de fundição.

“A qualidade da peça fundida depende, antes de mais nada da qualidade e precisão com que o modelo é

Modelação (Modelagem)

A modelação é um setor opcional da fundição, uma vez que essa pode contratar serviços de empresa especializada.

Mesmo que a fundição opte por contratar serviços de terceiros para a confecção de modelos e de caixas de macho, é necessário que a mesma disponha de um mínimo de infraestrutura para manutenção e reparo

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Materiais

Os modelos e caixas de macho podem ser fabricados por diversos tipos materiais, sendo os principais:

─ Madeira (mogno, pinho, marfim, etc.); ─ Metais (alumínio e aço, principalmente);

─ Resinas (reforçadas ou não, do tipo epóxi); ─ Poliestireno expandido (isopor); e

Critérios para escolha do material

Caso não haja restrição quanto ao material do modelo, a escolha dependerá basicamente do lote de peças a fabricar, da tolerância dimensional e acabamento requeridos para a peça fundida.

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Vida Média de Modelos

Modelos de Madeira

Os modelos de madeira são comumente utilizados nos processos de fundição em areia, por serem os que melhor se adaptam à maior parte dos problemas de moldação, apesar de serem, sob muitos aspectos, os menos resistentes.

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Principais Características

✓

Custo

✓

Tamanho do modelo

Vantagens

Desvantagens

✓

Umidade atmosférica;

✓

Variações dimensionais;

✓

Deformação natural;

Modelos de Metais

A escolha de um modelo metálico é feita quando se desejam as seguintes propriedades:

─ Elevada resistência ao desgaste;

─ Elevada resistência mecânica (impacto e compressão);

─ Acabamento superficial bem fino; ─ Estabilidade dimensional;

─ Resistência ao calor;

Modelos de Resinas

Os modelos feitos a base de resinas etoxilínicas tiveram grande aceitação nos últimos anos, especialmente na substituição dos modelos metálicos.

Seu custo é alto, mas possuem bom acabamento e podem se fixados em placas assim como os modelos em madeira.

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Vantagens

Os modelos feitos a base de resinas proporcionam as seguintes vantagens:

─ Excelente estabilidade dimensional; ─ Resistência ao calor;

─ Facilidade de reprodução de modelos rigorosamente iguais;

─ Contração no endurecimento praticamente nula; ─ Elevada resistência ao desgaste (impactos e

abrasão);

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Modelos de Isopor

─ É utilizado para fabricação de peça única;

─ Sua vantagem é que não necessita ser desmoldado, já que o aço liquido irá consumir esse modelo durante o processo de fundição;

─ Tem baixo custo, é fácil de ser transportado;

─ Tem acabamento deficiente mas sua principal desvantagem se dá a sua baixa resistência mecânica;

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Modelos de Cera

Os modelos de cera são utilizados na fundição de precisão (processo “cera perdida”).

Os modelos e os canais de cera são obtidos de

moldes elásticos e cobertos por uma argamassa refrataria que, ao serem aquecidos em estufas, toda a cera derrete, dando lugar ao molde.

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Machos

Se uma peça possuir detalhes internos como cavidades, é usado um macho.

Os machos são utilizados para preencher cavidades

ou passagens da peça.

Machos

Os machos, como os moldes, devem apresentar certa resistência mecânica, permeabilidade, e devem ser quebradiços para poderem ser retirados com facilidade.

Para se obter essas características, os machos são confeccionados a base de areia e aglomerados.

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Machos

Fabricado em caixas de macho seu corpo é moldado em areia e colocado numa posição estratégica no

molde para que a peça seja produzida com

perfeição.

➢ Cura a quente ➢ Cura a frio

Machos

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Machos

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Fabricação de Modelos

Dois fatores devem ser considerados na hora de

escolher o material que será utilizado:

Fabricação de Modelos

Custo

–

é um fator muito importante para as

escolhas

tomadas

não

só

na

indústria

metalúrgica, mas em qualquer indústria. Afinal, é

muito importante saber o quanto se pode e se

quer gastar. Porém, não é possível pensar no

custo isoladamente. É preciso equilibrar o custo

do material e o benefício que ele irá proporcionar.

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Classificação de Modelos

a) modelo sólido (inteiro) b) modelo bipartido

c) Placa-molde padrão

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Construção de Modelos

Feito o projeto, mas ainda antes da fabricação de uma peça ou produto, é preciso confeccionar um modelo. O modelo, por sua vez, será utilizado na fabricação de um molde e é essencial que suas dimensões atendam: − as correções para compensar um fenômeno físico

que ocorre quando o metal resfria: a contração (o metal se encolhe);

− sobremetal para permitir uma usinagem posterior; e − ângulos de saída para criar uma inclinação no

Observações na construção

O fato de um dado modelo não apresentar eixo de simetria significa que ele pode ser posicionado no molde de seis formas diferentes.

Da escolha desse posicionamento em relação ao plano de partição do molde. A extração do modelo também pode ser dificultada pela má escolha da posição de peça em relação à caixa.

B. Sobremetal

O desenho da peça deve indicar o tipo de trabalho mecânico a ser realizado na superfície da mesma, furos a serem feitos pós-fundição, etc. e no projeto da peça fundida deve haver um acréscimo de medidas correspondente ao que será removido.

Os acréscimos de sobremetal dependem do metal, da espessura da peça e da posição da superfície: superfícies superiores exigem maior sobremetal, uma vez que diversos defeitos tendem a se posicionar nas cotas superiores do molde.

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Sobremetal

C. Contração

Praticamente todos os metais empregados em fundição se contraem durante o resfriamento.

Após a solidificação da peça esta contração será responsável pela alteração das medidas originais do projeto, podendo também responder pelo trincamento da mesma.

40 O dimensionamento do modelo deve considerar que haverá contração e a forma mais simples de fazer isto é empregar réguas métricas corrigidas - uma para cada tipo de metal -, supondo que a contração seja linear (na verdade é volumétrica e depende de diversos fatores como temperatura do metal, restrição à contração, etc.).

Isto, a princípio, não garante que as dimensões finais da peça estarão dentro das especificações de projeto (analise dimensional de setup).

Valores típicos de contração

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observações na construção de modelos

E. Pintura

O modelo e a caixa de macho costumam ser pintados para proteger a superfície dos mesmos da erosão pela areia, sendo que as cores empregadas obedecem a um código pré-estabelecido:

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Quantidade de peças por molde

As caixas de moldagem tem tamanhos variados e a forma de se aumentar o rendimento metálico é colocar numa caixa o maior número possível de modelos.

Assim quando se diz que um modelo dá origem a uma peça, entenda-se que normalmente se está pensando num conjunto de modelos que darão origem a um molde e, assim, a várias peças.

Manutenção e estocagem

Deve ser tomado todo o cuidado com os modelos e caixas de macho durante o armazenamento e manuseio.

Estes componentes recebem um número de identificação que permite sua recuperação e adaptação para novos empregos.

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Tecnologia para Modelagem

Algumas modelações e grandes fundições já estão utilizando a fabricação de protótipos como forma de avaliar - de forma rápida - detalhes construtivos dos modelos e matrizes.

A prototipagem rápida – que produz objetos sólidos a partir da informação tridimensional proveniente de um sistema CAD – foi desenvolvida no final da década de 1980.

Prototipagem

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Vantagens da prototipagem

1. Capacidade de produzir formas tridimensionais complexas e detalhadas;

2. Redução de lead times para peças únicas;

3. Possibilidade de instalação em ambientes não industriais, devido a baixa geração de ruídos ou desperdícios;

Desvantagens da prototipagem

1. Restrições ao tamanho do protótipo;

2. Número de materiais disponíveis para a

prototipagem rápida com adição de materiais é ainda limitado;

3. Qualidade final da superfície do protótipo rápido gerado geralmente necessita de um acabamento secundário;

Tecnologia para Modelagem

Outra tendência são programas de computador que simulam todo o processo de fundição a ser realizado entre eles se destaca o Virtual Aluminum Castings (VAC) é um conjunto de módulos computacionais desenvolvidos pelo Laboratório de Pesquisas e Engenharia Avançada da Ford Motor Company nos Estados Unidos, em colaboração com diversas universidades ao redor do mundo.

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Simuladores do processo de fundição

MAGMASOFT (www.magmasoft.com)

Flow-3D (www.flow3d.com)

CAPCAST (www.ekkinc.com)

PAM-CAST (www.esi-group.com)