PROCESSO DE FUNDIÇÃO USANDO MODELOS DE GASEIFICAÇÃO (SHELL CASTING) 

A fundição em casca é adequada para a produção em alto volume de peças de ferro dúctil de alta precisão, aço e liga de alumínio de pequeno e médio porte, incluindo a produção em alto volume de corpos de válvulas de precisão e caixas de engrenagens feitas de ferro dúctil QT400-18 e QT600-3. A precisão dimensional e a qualidade superficial das peças fundidas produzidas por este processo são significativamente superiores às feitas com areia argilosa e areia resinosa convencional endurecida a frio.

Princípio da formação de casca

A areia revestida é feita com uma resina fenólica sólida que é pré-revestida nos grãos de areia. Quando a areia revestida seca entra em contato com ferramentas de metal quente a temperaturas de 180-250°C, a resina da superfície derrete e sofre uma reação de reticulação sob a ação do endurecedor, formando uma fina camada de areia dura, infusível e insolúvel. A areia solta não aquecida pode ser regenerada e reutilizada. Durante o vazamento, a casca fina aquece, a resina queima e se decompõe e o molde colapsa espontaneamente, o que garante fácil nocaute e limpeza das peças fundidas.

Formulação de matéria-prima para areia revestida projetada especificamente para fundição em casca

Areia Básica: areia de quartzo lavada e arredondada com teor de argila ≤ 0,3%; Para fundições de aço, areia de zircão ou areia de cromita é usada para evitar defeitos de expansão.

Fichário: resina fenólica termoplástica adicionada em uma quantidade de 1,0–3,0% em peso de areia (especialmente para fundição de conchas).

Endurecedor: hexametilenotetramina (HMTA), adicionada numa quantidade de 10–15% em peso da resina.

Lubrificação: estearato de cálcio para melhorar a fluidez da areia e evitar a aderência ao equipamento.

Aditivos funcionais: aditivos de baixa emissão de gases e anticarbonetação adicionados em pequenas quantidades, conforme necessário.

Diferença principal: A areia resinosa de endurecimento a frio é misturada diretamente no local (areia base + resina líquida + endurecedor são misturados imediatamente antes do uso). A areia revestida para fundição em concha é uma areia seca produzida comercialmente; No local requer apenas calor para moldagem, sem mistura de resina no local.

1 Preparando equipamentos metálicos

As formas de mola em aço ou liga de alumínio usinadas com precisão apresentam canais de aquecimento integrados para manter uma temperatura constante de 180–250°C. A precisão do equipamento determina diretamente as tolerâncias dimensionais das peças fundidas, sendo a contração e as tolerâncias de usinagem levadas em consideração antecipadamente.

2 Lixamento e moldagem de casca

Inverter a tremonha para cobrir completamente a superfície do ferramental de metal quente com areia revestida.

Aguarde 60-120 segundos para curar a camada superficial de areia no ferramental e formar uma casca fina e uniforme.

Virar a ferramenta e despejar areia solta não aquecida para recirculação completa, deixando apenas a casca de areia endurecida presa à superfície da ferramenta.

3 Cura completa secundária

Cascas finas de areia são enviadas ao forno para aquecimento adicional para completar a reticulação da resina, eliminando tensões internas, evitando descascamento e rachaduras durante o vazamento e aumentando a resistência geral a seco.

4 Remoção de casca, montagem de molde e reforço

Remoção das cascas de areia endurecida do ferramental para obter as metades superior e inferior da casca. Alinhamento, colagem e fixação das duas metades. Para peças fundidas com paredes relativamente espessas, o molde da casca é colocado em um frasco e preenchido com enchimento de suporte para evitar que a casca se expanda e se deforme durante o vazamento.

5 Derreter e derramar

Ferro fundido fundido, aço e ligas de alumínio são derramados uniformemente em temperaturas de processo especificadas. A cavidade densa e lisa em forma de concha apresenta liberação controlada de gás, o que reduz significativamente defeitos, incluindo bolhas, marcas de queimadura e penetração de metal.

6 Resfriamento, desmontagem e limpeza

Após o resfriamento completo das peças fundidas, o filme de resina perde sua força adesiva devido à carbonatação em altas temperaturas, e a casca de areia colapsa espontaneamente. As peças fundidas podem ser separadas por vibração. Após o jateamento, apenas uma pequena quantidade de areia residual permanece nas superfícies, o que requer uma margem mínima de usinagem.

7 Regeneração de areia residual

A areia residual é coberta por resíduos de resina carbonizada, que devem ser removidos por queima de alta temperatura acima de 700°C para regeneração. A areia recuperada proporciona um desempenho consistente, mas o consumo de energia e os custos de capital para recuperação são mais elevados do que para a areia argilosa.

Principais diferenças: fundição em casca vs. areia de resina de endurecimento a frio convencional

Mecanismo de cura:

Fundição em casca: cura térmica; moldagem rápida em segundos a minutos usando moldes de metal quente.

Areia resinosa de endurecimento a frio: autocura química no meio ambiente; curando à temperatura ambiente com catalisadores, o ciclo de moldagem leva dezenas de minutos.

Forma:

Fundição de casca: concha de areia fina e oca com 6-20 mm de espessura, consumo de areia extremamente baixo.

Areia resinosa de endurecimento a frio: forma sólida e pesada com alto consumo de areia.

Equipamento:

Fundição em concha: moldes metálicos aquecidos de alta precisão com altos custos de capital.

Areia de resina de cura a frio: Moldes de madeira ou metal são aceitáveis, sem necessidade de aquecimento.

Aplicabilidade de fabricação:

Shell casting: linhas automatizadas para produção seriada de peças de pequena e média precisão.

Areia resinosa de endurecimento a frio: produção individual e em pequena escala de grandes peças fundidas de paredes espessas.

Precisão de superfície:

Fundição em casca: classe de tolerância CT7–CT9, rugosidade superficial Ra6,3–12,5 mícrons, formação clara de cavidades internas complexas de paredes finas.

Areia de resina de endurecimento a frio: classe de tolerância CT9–CT11, qualidade superficial inferior à fundição em casca.

Vantagens da fundição em concha

1 A alta precisão dimensional e a excelente qualidade da superfície reduzem significativamente as tolerâncias de usinagem e os custos de usinagem.

2  A areia seca não contém umidade, minimizando defeitos de furos de gás na cavidade do molde, ideal para peças de precisão, como corpos de válvulas hidráulicas e passagens de fluidos.

3 As excelentes propriedades de eliminação das cascas de areia eliminam a aderência e o entupimento da areia em furos profundos e difíceis e em cavidades internas rasas, melhorando significativamente a eficiência da limpeza.

4 Alta velocidade de moldagem: cada ciclo leva apenas alguns minutos, o que é compatível com a produção automatizada em lote.

5 As cascas de areia endurecida podem ser armazenadas por muito tempo sem absorver umidade ou deformar, proporcionando flexibilidade no planejamento da produção.

Limitações do processo

1 O custo total da areia revestida e dos moldes metálicos aquecidos é significativamente maior do que o da areia argilosa e da areia resinosa endurecida a frio.

2A resistência estrutural limitada das cascas de areia torna o processo inadequado para peças fundidas pesadas com espessuras de parede superiores a 50 mm.

3 Durante a decomposição da resina em alta temperatura, são liberados gases de combustão irritantes, o que requer a instalação de equipamentos auxiliares para coletar e purificar os gases de exaustão.

4 Para regenerar a areia residual, é necessária uma torrefação em alta temperatura, o que leva a um elevado consumo de energia e custos operacionais.

Aplicações Típicas

Peças de ferro dúctil (QT400-18, QT600-3): blocos de válvulas hidráulicas, caixas de engrenagens, suportes de chassis.

Componentes automotivos: cabeçotes de cilindro do motor, coletores de admissão e escapamento, sedes de retentores de óleo.

Fundições de aço pequenas e médias: corpos de válvulas, pinos de precisão para equipamentos de construção.

Componentes de liga de alumínio de precisão de paredes finas: carcaças de bombas de água, carcaças de motores elétricos.