Fundição Sob Pressão

Injeção de metais

Introdução:

Injeção é o processo metal-mecânico no qual o metal fundido é, sob pressão, forçado a entrar na cavidade esculpida de uma matriz, preenchendo-a e formando a peça desejada. Ao entrar na cavidade da matriz o metal expulsa o ar lá contido por orifícios pré-determinados, logo em seguida, preenche a ferramenta (matriz) e, por último, recebe uma força de compactação para diminuir o volume das microporosidades decorrentes da solidificação. A qualidade obtida nas peças injetadas é bastante superior, proporcionando a produção de peças com responsabilidade técnica.

Vasto é o campo onde se pode aplicar peças injetadas. Encontram-se peças no setor Automotivo, Agrícola, Eletrônico, Bens de Capital, Metal-Mecânico, dentre muitos outros. Consegue-se produzir peças com detalhes finos em metais leves como o alumínio, magnésio e o zinco, por exemplo. Veja abaixo exemplo de peças injetadas. Percebe-se as complicadas geometrias possíveis de serem confeccionadas, pode-se observar que existem peças injetadas pequenas, médias e grandes, não sendo o tamanho da peça o limitador deste processo, mas sim, o tamanho e a força disponível da máquina que irá injetar esta peça.

O processo de fundição é definido como o conjunto de atividades requeridas para dar forma aos materiais por meio da sua fusão, consequente liquefação e seu escoamento ou vazamento para moldes adequados e posterior solidificação.

Os métodos de fundição são muito antigos, sua importância é fundamental para o crescimento tecnológico desde os primórdios da humanidade. Seu aperfeiçoamento é contínuo, partindo desde pequenas peças fundidas artesanalmente às técnicas de siderurgia.

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Fabricação do modelo

Para a confecção do modelo que servirá para imprimir na forma de areia o formato da peça a ser fundida, geralmente é utilizada madeira, plásticos como o uretano, metais como o alumínio ou o ferro fundido. Muitas vezes, se utiliza a própria peça como modelo, porém esta passa por um processo de aumento tridimensional, geralmente com a aplicação de diversas camadas de tinta ou resina, por exemplo para compensar o efeito da contração da peça fundida após o seu resfriamento.

Bipartição do modelo

Geralmente, fabricam-se dois semimodelos correspondentes a cada uma das partes do modelo principal que é necessário fabricar. Muitas vezes, dependendo da geometria da peça, são confeccionados moldes macho e fêmea, os semi-modelos porém são considerados machos. Em algumas regiões a forma de fundição é chamada de caixa de machos, nomenclatura também adotada pelas normas técnicas.

Também pode-se cortar o modelo ao meio, ou para ser impresso em duas formas, um erro comum que se comete neste processo de corte, é a não observação da espessura da lâmina de serra que cortou-o depois de acabado, por isso, é comum confeccionar estes com sua matéria bruta (antes da formação destes) já preparada antes da usinagem.

Devido ao processo de utilização de dois semi-modelos (ou duas metades) para imprimir as duas cavidades da forma, notamos em algumas peças depois de prontas uma espécie de marca separando-a em duas metades, esta é a impressão dos moldes.

Compactação da areia em redor do modelo

Para a compactação da areia em redor do modelo, cada semi modelo é colocado sobre uma tábua, esta em seguida é cercada por quatro tábuas para formar uma caixa. A caixa contendo a peça molde é preenchida com areia de fundição. Em seguida é feita a compactação em cada forma e viradas 180 graus.

São retirados os moldes, e são feitos os canais de respiro (ou vazamento). Após este processo são montadas as duas metades, ou seja, os dois blocos formando uma peça em cujo interior está o negativo (cavidade) a ser preenchido pelo metal em fusão. Areias de fundição atualmente são sintéticas, não no sentido químico, mas porque são uma mistura de vários tipos de areias,ligantes argilosos tais como a bentonita e outros aditivos. O componente crítico da areia refratária é o cristal de quartzo, um material de toxicidade conhecida. O componente desagregado mais perigoso é a farinha de sílica ou areia de faceamento, que é esparramada no molde, por um saco pequeno.

Em uma instalação de alta produção o molde é executado em uma máquina de moldagem. Este equipamento é projetado para compactar a areia firmemente na caixa de moldagem, minimizando desta forma o esforço físico do moldador e melhorando a qualidade do molde.

Vale lembrar que as técnicas de moldagem por máquinas apresentam ainda problemas de vibração e de ruído.

Fabricação do Macho

O macho é um elemento refratário colocado no molde para definir uma cavidade ou espaço vazio no fundido final. Uma vez que o material irá fluir em volta do macho ele tem de ser mecanicamente resistente durante o vazamento e ainda tornar-se quebradiço após o vazamento e o resfriamento, permitindo assim, uma fácil remoção da peça fundida do molde, ou seja, a desmoldagem. A areia para a fabricação do macho é preparada em um misturador através da mistura de areia de sílica com um ligante orgânico tal como o óleo de linhaça e amido ou dextrina.

Há preocupações a serem respeitadas em relação ao manuseio da resina e do catalizador enquanto se prepara a mistura. Tais preocupações devem incluir a proteção de pele e olhos para ambas as resinas a base de fenol e ureia, requer-se ainda o controle por ventilação e exaustão no misturador, na máquina de moldagem do macho, no local de resfriamento do macho e nas estações de vazamento fundição, resfriamento da peça e na área de remoção da areia da peça fundida

A areia preparada é colocada em uma caixa de macho determinando a forma do mesmo, após o macho é retirado e curado em uma estufa para se conseguir uma forma refratária enrijecida.

Colocação do macho

Se a peça que se quer fabricar é oca, será necessário dispor de machos que evitem que o metal fundido se propague pelas cavidades. Geralmente os machos são fabricados com areias mais finas e misturadas com materiais que proporcionam uma compactação maior (Existem algumas argilas específicas para isso). Esta técnica permite uma manipulação manual na inserção destes na cavidade do molde.

• Um exemplo do uso deste tipo de macho são os blocos de motores, onde existe a necessidade de preservar os condutos de lubrificação e de passagem de água