O que é moldagem de concha: processo, materiais e aplicações

A fundição em areia é um processo de fundição antigo. O metal fundido é despejado em um molde, onde esfria e toma forma. No entanto, o produto final nem sempre atende imediatamente aos requisitos exatos. Portanto, muitas vezes é necessário lixá-lo várias vezes para obter o tamanho e o acabamento superficial corretos. A fundição em concha é um método de fundição mais avançado que resolve esses problemas.

A moldagem em concha não envolve o uso de areia solta. Em vez disso, utiliza uma concha fina e rígida feita de areia e um ligante de resina termoendurecível. Essa concha é dimensionalmente mais precisa e possui uma superfície mais lisa. Portanto, não é necessário processamento adicional. Este artigo descreve o processo de moldagem em concha e como ele funciona. Você também aprenderá sobre os materiais adequados para esse processo e suas diversas aplicações.

O que é moldagem de concha?

A moldagem em concha, também conhecida como processo Croning, recebeu esse nome em homenagem ao engenheiro alemão Johannes Croning, que a inventou. Croning dedicou sua vida ao aprimoramento de processos e máquinas de fundição. Uma de suas conquistas mais importantes foi a invenção da moldagem em concha, que possibilitou a fabricação de peças mais precisas.

Na moldagem por conchas, conchas de paredes finas feitas de areia e cola de resina termoendurecível são usadas como moldes, que podem ser descartados após o uso. Ao contrário da maioria dos moldes de areia, essas conchas são resistentes e unidas com resina. Além disso, melhoram a precisão e a lisura da superfície das peças.

Quanto tempo demora para concluir a fundição de uma concha?

A produção de alguns moldes complexos pode levar muito tempo. Uma vez instalado o molde, a etapa mais demorada é o resfriamento. A quantidade de peças que você consegue produzir em uma hora depende dos seus métodos de automação e do tamanho e complexidade do molde. Você pode produzir de 5 a 50 peças por hora.

Quanto custa a moldagem de concha?

Na maioria dos casos, a moldagem em concha custa entre 0,25 e 0,30 USD/kg. Como a areia injetada com resina é mais cara do que a areia de fundição comum, a moldagem em concha é mais cara do que a moldagem em areia comum.

A moldagem em concha é mais cara que a fundição sob pressão?

O custo relativo depende do volume de produção. Para pequenas séries de produção, a moldagem em casca é mais barata do que a fundição sob pressão. Isso ocorre porque a fundição sob pressão requer moldes caros que só podem ser usados para produzir esse tipo de peça. Em contraste, o molde para moldagem em casca requer apenas areia e resina.

A fundição sob pressão, por outro lado, torna-se mais barata à medida que o número de peças produzidas aumenta. Isso ocorre porque o alto custo da matriz é distribuído por um número maior de peças. Por outro lado, a fundição em molde de concha requer areia e resina novas a cada vez.

Para saber mais sobre os custos de fundição sob pressão, bem como dados de preços, consulte o custos de fundição de metal artigo.

Como são feitos os moldes de concha?

O processo de fundição em molde de concha consome mais tempo do que o processo de fundição em molde de areia. Isso ocorre porque é necessária mais preparação antes que o primeiro possa ser iniciado. O processo para este processo de fundição é o seguinte:

Etapa 1: Usinagem do padrão metálico

Se algo for fundido, é necessário um modelo metálico que leve em conta a contração e as tolerâncias de usinagem. Geralmente, ele é usinado e vem em duas metades. Os moldes geralmente são feitos de ferro e aço. Grafite também é uma opção para metais reativos.

Etapa 2: Fazendo o molde

O primeiro passo é aquecer o molde de metal a uma temperatura de 230–340 °C (450–650 °F). Esta é a etapa mais importante do processo. Em seguida, utiliza-se estearato de cálcio para evitar que a areia grude no molde.

O modelo inteiro é suspenso em uma caixa basculante preenchida com areia de sílica fina e resina fenólica termoendurecível. A caixa basculante é então virada de cabeça para baixo para que a mistura de areia e resina cubra o modelo quente. O calor do modelo metálico faz com que a mistura endureça. Isso forma uma casca dura com cerca de 9 a 20 mm de espessura.

Após algum tempo, eles viram o modelo e a caixa para que a areia solta que ainda não endureceu caia. Agora, apenas a casca endurecida permanece presa ao modelo. Por fim, a casca é colocada no forno para secagem e cura. Como precisamos de uma casca composta por duas partes, a outra metade do molde é feita usando o mesmo procedimento.

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Etapa 3: Montagem dos moldes

Depois de fazer os dois moldes usando o mesmo procedimento, você pode montá-los. Você pode fixá-los com grampos ou cola.

Etapa 4: Processo de vazamento

O técnico pode colocar a concha em uma luva de vazamento ou cobri-la com areia, cascalho ou granalha metálica. Isso adiciona suporte à concha, tornando-a mais resistente. O metal fundido é então despejado no molde. Isso pode ser feito manualmente ou com uma máquina.

Etapa 5: Resfriamento e remoção da peça fundida

Após algum tempo, o metal esfria sozinho. Uma vez endurecido, o trabalhador pode quebrá-lo ou abrir o molde para remover a peça fundida. A peça fundida é então limpa ou acabada, dependendo de sua aparência.

Materiais que podem ser usados para fundição de conchas

Utilizamos uma gama diversificada de materiais na moldagem por concha para atender a diferentes necessidades industriais. O processo suporta metais ferrosos e não ferrosos, tornando-se um método de fundição versátil.

Metais ferrosos

Metais ferrosos são comumente utilizados em moldagem de conchas devido à sua resistência e durabilidade. Entre eles, estão diversos tipos de ligas de aço.

• Aço carbono: O aço carbono, uma liga de ferro com menos de 10,5% de elementos de liga, é amplamente utilizado. Classes como C20, C25, C30 e C45 são populares por sua usinabilidade e resistência ao desgaste.
• Aço inoxidável: O aço inoxidável, contendo pelo menos 10,5% de cromo, oferece resistência à corrosão. As variedades incluem aço inoxidável ferrítico, martensítico, austenítico, endurecido por precipitação e duplex.
• Liga de aço: Aços-liga como 20Mn, 45Mn e outros são utilizados por suas propriedades únicas. São adequados para aplicações que exigem alta resistência e tenacidade.

Metais não ferrosos

Metais não ferrosos também são compatíveis com moldagem de concha, oferecendo vantagens como menor peso e resistência à corrosão.

• Ligas de alumínioLigas de alumínio como ASTM A356, ASTM A413 e ASTM 360 são utilizadas quando o peso é uma preocupação. Elas proporcionam um bom equilíbrio entre resistência e peso.
• Cobre e ligas de cobre: O cobre e suas ligas são valorizados por sua condutividade, usinabilidade e resistência à corrosão. Todas as ligas à base de cobre, exceto o latão, são adequadas para moldagem em concha.

Outros metais compatíveis

Outros metais podem ser utilizados, dependendo dos requisitos específicos da peça fundida. A escolha do metal depende de fatores como resistência, resistência à corrosão e peso.

A variedade de materiais disponíveis para moldagem de conchas faz dela um método preferido para a fabricação de peças complexas com alta precisão.

• Os graus de aço carbono (C20, C25, C30, C45) são usados por sua usinabilidade e resistência ao desgaste.
• Variedades de aço inoxidável oferecem resistência à corrosão e são usadas em ambientes agressivos.
• Os tipos de aço-liga proporcionam alta resistência e tenacidade.
• As ligas de alumínio são escolhidas por suas propriedades leves.
• O cobre e as ligas de cobre são valorizados por sua condutividade e resistência à corrosão.

Vantagens da moldagem de conchas

As pessoas gostam da moldagem em concha porque ela pode lidar com uma variedade de materiais. Além disso, pode melhorar a precisão e o acabamento superficial das peças usinadas.

Aqui estão algumas vantagens do processo de fundição em molde de concha:

• Dimensões mais precisas: Os produtos fundidos em molde de concha têm dimensões muito precisas. Isso ocorre porque a concha solidificada é aquecida e pressurizada para manter sua forma. As peças fabricadas com esse processo podem ter tolerâncias de apenas ±0,25 mm entre si.
• Melhor acabamento de superfície: Ao contrário da fundição em areia, o metal líquido entra em contato com uma camada seca e fechada, com superfície lisa e sem poros. O acabamento superficial da peça fundida é, portanto, melhor e apresenta menos defeitos, idealmente de até 2,5 mícrons.
• Prazos de entrega curtos: Os moldes de concha podem ser reutilizados repetidamente com os mesmos resultados. Isso não só reduz o tempo de espera, como também torna mais barata a produção do mesmo produto.
• Defeitos de gás reduzidos: Utiliza-se mais ligante do que em outros métodos. Apesar disso, núcleos ocos de paredes finas proporcionam um canal natural para o fluxo de ar. Grãos de areia mais grossos no molde de concha facilitam a passagem do ar, resultando em uma fundição de melhor qualidade.
• Automação: O processo de fundição em molde de concha é fácil de automatizar e adequado para produzir grandes quantidades de produtos simultaneamente. Existem máquinas que realizam todo o trabalho importante. Por exemplo, aquecer os moldes de metal, fabricar os moldes de concha e montá-los.
• Suporta uma ampla variedade de materiais: A moldagem por concha pode ser usada para produzir metais ferrosos e não ferrosos. Isso significa que pode ser usada para muitos materiais diferentes.

Desvantagens da moldagem de concha

Tudo tem suas vantagens e desvantagens. Aqui estão as desvantagens da moldagem em concha:

• Manuseio de peso limitado: Devido à espessura muito fina das paredes dos moldes de concha, eles só podem acomodar peças de médio e grande porte. O processo pode processar peças com peso entre 30 gramas e 10 quilos.
• Resina cara:A resina fenólica termoendurecível usada para fundição em molde de concha é mais cara do que o aglutinante usado para fundição em areia convencional.
• Altos custos de equipamentos: O processo requer diferentes unidades de aquecimento e cura, o que o torna mais caro. Se for utilizada uma versão automatizada, os custos de capital são ainda maiores.

Aplicações da Moldagem de Conchas

A tecnologia de moldagem por concha facilita a reprodução precisa de peças metálicas em um curto espaço de tempo. É por isso que o processo de fundição é amplamente utilizado em diversas áreas, como medicina, aeroespacial e automotiva.

A adição de resina torna a superfície da peça mais lisa, eliminando a necessidade de um pós-processamento extenso. Isso reduz o tempo e a mão de obra necessários, reduzindo assim os custos gerais de produção. Por isso, a moldagem em concha é a melhor maneira de fabricar peças metálicas de pequeno e médio porte.

Usos específicos da moldagem de conchas em diferentes indústrias:

• Automotivo: Blocos de motor, cabeçotes de cilindro, árvores de cames, virabrequins, caixas de transmissão
• Aeroespacial: Lâminas de turbina, caixas de engrenagens
• Máquinas Industriais: Engrenagens, válvulas, carcaças de bombas, braços de alavanca
• Equipamentos Elétricos: Carcaças e componentes do sistema elétrico
• Petróleo e Gás: Corpos de válvulas, peças de precisão personalizadas

Moldagem de conchas e outros processos de fundição

Moldagem é um termo mais amplo, e a moldagem em concha é um dos métodos de moldagem. Este método envolve a moldagem de material fundido e solidificado em um molde. Existem outros métodos muito semelhantes, como fundição em areia, fundição sob pressão e fundição de precisão.

A diferença entre moldagem de conchas e fundição em areia

Existem dois métodos de produção de objetos usando moldes de areia: fundição em areia e fundição em molde de concha. Os processos usados para criar os moldes diferem entre os dois métodos. Na fundição em areia, a própria areia preenchida forma o molde. Na fundição em molde de concha, o molde é uma concha fina feita de areia e resina.

Como o molde de areia é solto, ele é mais propenso a defeitos superficiais e erros dimensionais. O molde de concha, por outro lado, é fino e rígido, e os produtos feitos com ele têm uma aparência esteticamente mais agradável. Além disso, é mais preciso.

A diferença entre moldagem de concha e fundição de investimento

Na fundição, a fundição de precisão não é a mesma coisa que a moldagem em concha. Um modelo de cera é usado sempre que se utiliza fundição de precisão. O modelo de cera é montado em uma estrutura semelhante a uma árvore (canais de cera), coberto com pasta cerâmica e, em seguida, derretido para formar a cavidade do molde.

Isso significa que o design e o molde são feitos de materiais diferentes. A maioria dos moldes de concha é feita de metal. Na fundição de precisão, são utilizados moldes de cera. A fundição de precisão utiliza cerâmica refratária, enquanto a moldagem de concha utiliza moldes de areia.

Uma das vantagens da moldagem em concha é o bom acabamento superficial. No entanto, o acabamento dos produtos de fundição de investimento é ainda melhor, até 1,3 mícron. A Yonglihao Machinery pode fornecer qualidade serviços de fundição de investimento.

A diferença entre moldagem em concha e fundição sob pressão

Moldagem de concha e fundição sob pressão são ambos processos de fundição de metais. A principal diferença entre eles é a produção e o uso do molde. A fundição sob pressão utiliza um molde de metal permanente para pressionar o metal fundido na cavidade do molde sob alta pressão. A moldagem em concha, por outro lado, utiliza um molde em concha feito de areia e resina, que só pode ser usado uma vez.

A moldagem em casca não requer as altas pressões da fundição sob pressão. Em vez disso, utiliza a resistência da resina para unir a casca e obter resultados precisos. Além disso, a fundição sob pressão é adequada apenas para peças simples feitas de metais facilmente fusíveis.

A diferença entre moldagem por concha e moldagem por injeção

Outra técnica de moldagem precisa é a moldagem por injeção. No entanto, ela é usada principalmente para produzir cópias de itens de plástico. Nesse método, o plástico derretido é prensado sob alta pressão em um molde de metal. O plástico é então resfriado e endurecido até atingir seu formato final.

A principal diferença entre moldagem em casca e moldagem por injeção é, portanto, o tipo de material utilizado e o método de fabricação. Na moldagem em casca, o metal fundido é vazado em moldes de areia descartáveis. A moldagem por injeção, por outro lado, envolve a prensagem de plástico em moldes sólidos permanentes.

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