Modelos para fundição de metais: tipos, materiais e guia de seleção

O que é um molde na fundição de metais?

Na indústria de fundição, um modelo é uma réplica física do objeto final a ser fundido. O modelo de fundição metálica define o formato da cavidade do molde, na qual o metal fundido é vertido para criar a peça desejada. Portanto, o projeto e a exatidão do modelo determinam diretamente a precisão, o acabamento superficial e a qualidade da peça fundida final.

De modo geral, os moldes utilizados na fundição de metais são classificados em duas categorias fundamentais com base em sua vida útil:

1. Padrões reutilizáveis: Comumente utilizados na fundição em areia e na moldagem em gesso. Esses modelos permitem a produção de vários moldes sem serem destruídos.
2. Padrões de consumíveis (descartáveis): Utilizado na fundição por investimento (processo de cera perdida) ou na fundição por espuma perdida. O modelo é derretido, queimado ou vaporizado antes ou durante o processo de vazamento do metal.

12 tipos de moldes utilizados na fundição em areia

A escolha do tipo certo de modelo depende do volume de produção, do tamanho da peça fundida, da complexidade geométrica e do método de moldagem. Aqui estão os 12 tipos mais comuns de modelos para fundição de metais utilizados nas fundições modernas:

• 1. Padrão de peça única (sólido)
• 2. Molde de duas peças (dividido)
• 3. Molde com várias peças
• 4. Padrão da placa correspondente
• 5. Padrão em portas
• 6. Padrão de esqueleto
• 7. Padrão de varredura
• 8. Molde de peça avulsa
• 9. Padrão de manobra e arrasto
• 10. Padrão de concha
• 11. Siga o padrão da placa
• 12. Padrão segmentar

1. Padrão de peça única (sólido)

Um modelo de peça única ou sólido é o tipo mais simples e de menor custo de modelo de fundição. Feito sem juntas ou seções soltas, ele é normalmente utilizado para formas simples, produção em pequenos lotes ou peças fundidas protótipos. Como todo o modelo fica dentro de uma única caixa de molde (geralmente a parte de arrasto), ele requer uma superfície de separação plana para facilitar a remoção sem danificar a areia.

2. Molde de duas peças (dividido)

Quando uma peça fundida apresenta uma geometria complexa ou uma linha de divisão irregular, é preferível utilizar um molde de duas peças (dividido). O molde é dividido horizontalmente em duas metades: a parte superior é colocada no molde superior (cope) e a parte inferior é colocada no molde inferior (drag). Pinos de alinhamento são integrados às superfícies de divisão para garantir o alinhamento preciso entre as duas metades.

3. Molde com várias peças

Para componentes altamente complexos que não podem ser extraídos utilizando um molde dividido em duas partes, utiliza-se um molde de várias partes. Ele consiste em três ou mais seções (por exemplo, superior, intermediária e inferior). Em configurações de três partes, a seção intermediária é moldada dentro de um molde intermediário chamado caixa de bochechas.

4. Padrão da placa correspondente

Um molde de placas correspondentes consiste nas metades superior e inferior montadas em lados opostos de uma placa central de metal ou madeira. Esses moldes simplificam o processo de moldagem, reduzem as necessidades de mão de obra e proporcionam precisão dimensional superior. São amplamente utilizados em fundições automatizadas de alto volume e na fundição de pequenos componentes de alumínio, latão ou ferro.

5. Padrão em portas

Os modelos com canais de alimentação integram as peças do modelo diretamente ao canal de alimentação e ao sistema de alimentação. Ao formar os canais de fluxo automaticamente durante a moldagem em areia, o metal fundido flui com eficiência para várias cavidades do molde em uma única vazada. Embora os custos iniciais de fabricação sejam mais elevados, os modelos com canais de alimentação aumentam drasticamente o rendimento e a eficiência na produção em massa.

6. Padrão de esqueleto

Um molde esquelético é uma estrutura de madeira ou metal semelhante a costelas, utilizada para peças fundidas excepcionalmente grandes e simples (como tubos de grande porte, válvulas ou bases de máquinas). Em vez de construir um molde maciço de madeira, areia ou argila é compactada no interior e nivelada manualmente ao longo da estrutura esquelética. Esse projeto reduz os custos com materiais e diminui significativamente o peso do molde.

7. Padrão de varredura

Um molde de varredura consiste em uma tábua de madeira com o perfil desejado, que gira em torno de um eixo vertical central. À medida que a placa varre a areia compactada, ela forma uma cavidade de molde com simetria rotacional (como no caso de grandes sinos, cilindros ou bacias circulares). Isso elimina a necessidade de modelos sólidos caros e em tamanho real para peças grandes e simétricas.

8. Molde de peça avulsa

Os modelos com peças soltas são projetados para peças fundidas com saliências, projeções ou recuos posicionados acima ou abaixo da linha de divisão principal. As partes salientes são fixadas de forma solta ao corpo principal por meio de pinos. Assim que o modelo principal é retirado da areia, as peças soltas são recuperadas separadamente, evitando o colapso da parede do molde.

9. Padrão de manobra e arrasto

Assim como os moldes divididos, os moldes “cope” e “drag” consistem em duas partes separadas, montadas em placas de moldagem individuais. O molde “cope” e o molde “drag” podem ser produzidos simultaneamente em máquinas de moldagem distintas por equipes independentes. Esse método é essencial para peças fundidas industriais pesadas ou de alto volume.

10. Padrão de concha

Os moldes de casca são moldes metálicos especializados, utilizados principalmente em processos de moldagem por casca ou em estruturas ocas de paredes finas. As metades do molde são montadas em placas, aquecidas e revestidas com areia aglutinada com resina para formar um molde de casca de areia liso e de alta precisão.

11. Siga o padrão da placa

Uma placa de apoio não é um molde em si, mas sim uma placa de madeira com contorno personalizado, utilizada para sustentar moldes estruturalmente frágeis ou de paredes finas durante a compactação. Ela evita que seções delicadas do molde se dobrem, quebrem ou se distorçam sob a pressão mecânica da compactação da areia.

12. Padrão segmentar

Um padrão segmentado funciona com base em um princípio semelhante ao de um padrão de varredura, mas, em vez de uma rotação completa de 360 graus, utiliza uma seção (segmento) do perfil. O segmento é girado passo a passo em torno de um eixo central para formar estruturas circulares ou em forma de anel (como peças brutas de engrenagens e flanges grandes).

Materiais comuns para modelos de fundição de metais

A escolha do material adequado para o molde é fundamental para equilibrar a vida útil do molde, o custo e as tolerâncias dimensionais:

• Madeira (teca, mogno, pinho): Baixo custo, fácil de usinar, leve; ideal para peças fundidas em pequenos volumes ou protótipos.
• Metais (alumínio, ferro fundido, latão): Alta resistência, excepcional resistência ao desgaste, alta estabilidade dimensional; preferido para grandes séries de produção.
• Plásticos e resinas (epóxi, poliuretano): Resistente à corrosão, leve, com acabamento de superfície liso; excelente alternativa aos modelos de metal.
• Moldes impressos em 3D (PLA, ABS, resina): Prazo de entrega rápido para prototipagem rápida e geometrias personalizadas altamente complexas.

Tolerâncias críticas de desenho na concepção de peças fundidas

Um molde nunca tem as mesmas dimensões da peça fundida final. Os engenheiros de fundição aplicam tolerâncias específicas durante a confecção do molde para levar em conta o comportamento do metal e os processos de acabamento:

• Margem de encolhimento: Leva em conta a contração volumétrica à medida que o metal fundido esfria e se solidifica.
• Tolerância de afilamento: Adiciona um leve afunilamento às paredes verticais para permitir a retirada suave do molde sem rasgar as paredes do mesmo.
• Tolerância de usinagem (acabamento): Adiciona espessura extra ao material bruto das superfícies que serão submetidas a usinagem CNC ou retificação após a moldagem.
• Margem de distorção: Prevê tensões de resfriamento irregulares em seções finas ou assimétricas.

Guia de seleção de padrões: como escolher o ideal para o seu projeto

Conclusão

A escolha do molde ideal para fundição de metais influencia diretamente o investimento em ferramentas, a velocidade de produção e a precisão das peças. Ao adequar seu volume de produção e a geometria da peça ao projeto e ao material corretos do molde, as fundições podem minimizar defeitos e reduzir os custos de fabricação. Se você estiver desenvolvendo um componente metálico personalizado, consulte nossa equipe de engenharia da METALPIE para otimizar seus projetos de fundição e sua estratégia de moldes.