Fundição em areia

Metal vazado em uma cavidade compactada em areia; a areia é quebrada depois

A fundição em areia faz uma peça metálica vazando metal fundido em um vazio moldado em areia compactada. Blocos de motor, tampas de bueiro e carcaças de bomba são exemplos típicos. É um dos métodos de fundição mais antigos e ainda o mais usado, porque o molde é barato e quase qualquer tamanho é possível.

Foto: Kambai Akau, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Fundição em areia · modelo, vazamento, desmoldagemLeia os três quadros da esquerda para a direita; os números circulados correspondem às etapas abaixo.

Fundição em areia em um minuto, por MecMade

Como funciona

Faça um modelo. Um modelo é uma cópia em tamanho real da peça, em madeira, plástico ou metal. É feito um pouco maior, porque o metal contrai ao esfriar.
Compacte areia em volta. O modelo fica em uma caixa de duas partes chamada caixa de moldagem. Areia misturada com argila e água (areia verde) ou com um aglomerante de resina é socada (comprimida com força) em volta dele até manter a forma.
Retire o modelo, posicione o macho, feche o molde. A metade de cima (a caixa superior) é levantada da metade de baixo (a caixa inferior) e o modelo é retirado, deixando uma cavidade. Um macho (uma inserção de areia endurecida) entra para formar um furo interno, os canais são abertos e as metades são fechadas de novo. A junção onde se encontram é a linha de partição.
Vaze. O metal fundido é vazado de uma panela de vazamento no copo de vazamento. Ele desce pelo canal de descida (canal vertical), segue pelo canal de distribuição (canal horizontal) e enche a cavidade.
Deixe solidificar. O resfriamento leva minutos para peças pequenas e horas, até dias, para peças muito grandes. Um alimentador (um reservatório extra de metal) continua alimentando a peça enquanto ela contrai, então o vazio de contração se forma no alimentador e não na peça.
Quebre e acabe. A areia é sacudida e reciclada. O canal de descida e os alimentadores são cortados, a superfície é limpa, muitas vezes por jateamento (jateamento com pequenas esferas de aço), e as faces principais são usinadas.

Dados-chave

Materiais: Quase qualquer metal que possa ser fundido: ferro fundido cinzento e nodular, aço, alumínio, bronze, latão, magnésio
Peças típicas: Blocos de motor, cabeçotes, corpos de bombas e válvulas, carcaças de câmbio, tampas de bueiro, bases de máquinas
Tamanho da peça: De alguns centímetros a vários metros de largura; de gramas a mais de 100 toneladas
Precisão: Geralmente cerca de ±0,5 a ±2 mm, mais em peças grandes
Acabamento superficial: Áspera e granulosa: Ra (rugosidade média) de aproximadamente 6 a 25 µm
Tamanho de lote adequado: De peças únicas e protótipos (moldagem manual) a milhões de peças (linhas de moldagem automatizadas)
Custo de ferramental e máquinas: Modelos de algumas centenas a dezenas de milhares de dólares; linhas de moldagem automatizadas custam milhões
Velocidade: Horas por molde à mão; linhas automatizadas fazem até várias centenas de moldes por hora. O resfriamento acrescenta de minutos a horas

Pontos fortes e limites

Pontos fortes

Funciona com quase qualquer metal, inclusive ferro e aço, de alto ponto de fusão
Peças de tamanho de palma da mão a muitas toneladas
Ferramental barato, então peças únicas e protótipos são acessíveis
Machos tornam possíveis passagens internas complexas

Limites

Superfície áspera e tolerâncias folgadas, então as faces principais precisam de usinagem
Um novo molde precisa ser feito para cada peça
Furos de gás (porosidade) e grãos de areia presos podem causar defeitos
Paredes finas são difíceis de preencher; cerca de 3 a 5 mm é um mínimo prático

Onde é usado

AutomotivoBlocos de motor de ferro fundido, cabeçotes, tambores de freio, carcaças de diferencial
Bombas e válvulasCarcaças de bomba, corpos de válvula, impulsores
Máquinas pesadasCamas de máquinas-ferramenta, carcaças de câmbio, equipamentos de mineração e construção
Energia e navalCubos de turbinas eólicas, carcaças de turbinas, hélices de navios
Infraestrutura urbanaTampas de bueiro, grelhas de drenagem, conexões de tubulação
Utilidades domésticasFrigideiras de ferro fundido, peças de fogão a lenha, sinos

Como reconhecê-lo

Uma superfície granulosa e fosca, como lixa fina, em todas as áreas que não foram usinadas.
Uma emenda fina ou pequeno degrau que contorna a peça: a linha de partição, onde as caixas superior e inferior se encontraram.
Áreas planas e esmerilhadas onde o canal de descida, os canais de distribuição e os alimentadores foram cortados.
Faces usinadas brilhantes (flanges de parafusos, furos) bem ao lado de superfícies fundidas ásperas.

Compare com

Fundição de precisão1.2uma casca cerâmica construída em volta de uma cópia em cera dá detalhes muito mais finos e superfícies mais lisas, a um custo maior por peça.Fundição sob pressão1.4uma matriz de aço reutilizável e alta pressão fazem peças de alumínio e zinco rápidas e precisas, mas a matriz custa muito mais.Fundição com espuma perdida (lost foam)1.6também usa areia, mas o modelo é uma cópia de espuma que fica no molde e é vaporizada pelo metal.

Assista

dharmesh barodiya · Todas as etapas, do modelo à peça fundida pronta, em uma oficina de ensino

mrpete222 · Como um molde de areia verde é socado à mão em uma caixa superior e inferior

General Foundry Service · Como são uma fundição industrial de areia verde e seu vazamento

DISA · Como uma linha automatizada faz e vaza moldes para produção em massa

Veja fotos reais

Wikipédia: Fundição em areia — fotos de moldes, caixas de moldagem, machos e peças fundidas, mais um diagrama do processo
Wikipédia: DISAMATIC — a máquina automatizada que faz moldes de areia bipartidos na vertical
Busca de fotos no Wikimedia Commons

Lembre-se

Um modelo reutilizável dá forma à cavidade; o molde de areia é destruído após cada vazamento.
O canal de descida, os canais de distribuição e os alimentadores levam o metal e o alimentam, e depois são cortados.
Barata e flexível para qualquer tamanho, mas áspera e apenas moderadamente precisa.