ANÁLISE DO IMPACTO DE DIFERENTES FATORES NO PROCESSO DE FUNDIÇÃO DE ALUMÍNIO COM MOLDES EM AREIA

1. INTRODUÇÃO

A moldagem em areia é até hoje o processo mais amplamente utilizado para a fabricação de peças fundidas. A grande versatilidade e baixo custo permitem larga vantagem quando comparados a outros métodos de fabricação, mesmo os mais recentes como a manufatura aditiva. Como esperado, tantos os processos de preparo da areia como a moldagem propriamente dita vem sendo mecanizados de modo a se enquadrarem nas atuais condições tecnológicas.

Este aprofundamento das atuais técnicas de produção se traduz em um controle preciso do sistema produtivo, garantindo repetibilidade, exatidão e qualidade nos resultados, o que reduz custo final e baixa perda de produção. Existe grande quantidade de variáveis que impactam nos resultados finais obtidos no processo de fundição, e a analise cientifica deles é o que foi capaz de realizar a melhora do processo para chegar ao patamar que existe atualmente. Sendo assim, uma revisão de algumas destas variáveis se faz pertinente.

O controle destas variáveis se traduz imediatamente na quantidade de defeitos que são apresentados durante o processo produtivo, sendo assim, uma das analises feitas é a do impacto que algumas variáveis resultam no aumento ou na diminuição destes defeitos. E outras de grande influencia é justamente a escolha do material, no caso areia, em que o molde será feito. Como o impacto de diferentes tipos de areia e os demais componentes influencia nos resultados obtidos é, portanto, outra grande variável que merece atenção.

2. REFERÊNCIAL TEÓRICO

2.1. Fundição

A fundição é uma das áreas da metalurgia, que é a ciência que estuda e gerencia os metais e sua transformação em produtos para uso final. A definição estrita de fundição é dada por: é o processo que consiste em fazer uma liga metálica solidificar-se em molde na forma final ou quase final ao objeto que se deseja produzir. Em outras palavras, A fundição é o processo pelo qual os metais ou ligas metálicas em estado líquido (fundido) são vazadas em um molde para a fabricação dos mais variados tipos de peças, como lingotes, carcaças de máquinas, blocos de motores, peças de decoração, entre outros. A fundição é mais frequentemente usada para fazer peças complexas que seriam difíceis ou mais caras de se fazer por outros métodos, principalmente se a mesma for de grande porte, de geometria intrincada ou com grande quantidade de canais internos e cavidades.

O processo de fundição é conhecido há muito milhares de anos, utilizados pelas antigas culturas, como os egípcios, chineses e romanos, na produção de esculturas, especialmente em bronze, joias em metais preciosos, armas e ferramentas.

A fundição pode dar origem a peças acabadas, já em seu formato final, ou semiacabadas. No segundo caso, elas podem passar por processos de conformação mecânica, como o forjamento, ajustes dimensionais, soldagem ou usinagem. No caso de usinagem, é comum deixar um sobremetal na peça inicial. De modo geral, todas as peças fundidas passam por processos de acabamento como corte de canais, usinagem e rebarbação. Quando necessário, as peças também podem passar por tratamento térmico para conferir maior resistência já que as peças fundidas apresentam menor resistência mecânica do que as peças produzidas por processos de conformação.

2.2. Processo de fundição

Existem vários processos diferentes para se produzir peças fundidas, onde cada um se ajusta a determinadas exigências de qualidade, custo e tempo. Entretanto, de maneira geral, todos os processos seguem uma linha em comum.

A primeira etapa consiste na produção de um modelo ou molde, chamada de moldagem. Esses modelos são usados para dar forma ao metal fundido quando o molde utilizado é do tipo não permanente (geralmente de areia). Os materiais utilizados para a confecção desses modelos podem ser de madeira, plástico, isopor, metal ou cera.

Os moldes, por sua vez, são o negativo da peça a ser produzida e o tipo de material com que são feitos depende do processo que será utilizado. Os mais comuns são feitos de areia de fundição: a areia sintética, composta por uma mistura de areia, argila e água; a areia verde, que contém areia silicosa; e a areia seca, utilizada quando se precisa de peças com melhor acabamento ou estabilidade dimensional, que contém aditivos que melhoram suas propriedades. No processo de moldagem com areia é reaproveitada cerca de 98% da areia utilizada, pois esta é peneirada e volta para o processo.

Nos processos de fundição também é comum a utilização de peças chamadas de machos que servem para formar canais ou furos em peças que precisem ser vazadas. Os machos devem ser feitos de um material resistente o suficiente para suportar o processo de vazamento do metal fundido, mas devem ser quebráveis pois após o processo de solidificação e esfriamento o mesmo possa ser retirado da peça.

Para o metal de fundição, que é o material que será usado para se obter a peça final, um forno de fusão é carregado com o metal escolhido e aquecido até que se atinja o ponto de fusão deste. Uma vez que o metal fundido tenha alcançado uma temperatura de vazamento específico que é aproveitado a partir do forno através de um bico para uma concha de vazamento de aço revestido refratário. A concha é então derrubada para derramar metal fundido numa cavidade de molde. Após o resfriamento do molde e a solidificação do metal, ocorre a ejeção da peça.

Os metais mais comumente usados nos processos de fundição são o alumínio e ferro fundido. No entanto, outros metais, tais como bronze, latão, aço, magnésio e zinco, são também utilizados para a produção de peças fundidas em fundições. Neste processo, podem formar-se partes de formas e tamanhos mais variados, pois a fundição permite fabricar peças desde tamanhos bem pequenos e delicados, como em joalheria, até peças de tamanhos muito grandes, como sinos ou ancoras. Além disso, o processo permite que se fabrique no esquema unitário, para pequenas quantidades, até produção seriada, com varias peças sendo geradas por hora.

Por fim, após o resfriamento da peça ter sido concluído, o molde pode ser destruído, ou, dependendo do modelo utilizado, pode ser reaproveitado. Em seguida, a peça recém feita segue para o setor de rebarbação, onde serão eliminadas as rebarbas mais protuberantes advindas de algum vazamentos que pode por acaso ter ocorrido em algum defeito do molde, ou mesmo rebarbas menores que não fazem parte do processo final da peça. Além disso, partes que são necessárias durante a etapa de vazamento, mas depois não serão